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本文采用热压烧结工艺制备了ZrC-TiC固溶体材料,并用XRD、SEM、EDS等分析手段和三点弯曲、单边切口梁法、维氏硬度、热膨胀、激光热导等测试方法对固溶体材料的组织结构、力学性能及热物理性能进行了系统研究。揭示了烧结助剂Cr3C2含量、烧结温度及TiC含量对ZrC-TiC固溶体材料的烧结致密化、组织结构、力学性能及热物理性能的影响规律。 结果表明,加入少量Cr3C2能有效促进ZrC-TiC材料的致密化,在1700oC下烧结的50ZrC-50TiC-2Cr3C2(mol%)固溶体材料的致密度达到99.5%,较未添加助烧剂的50ZrC-50TiC材料,烧结温度降低了约500oC。 在ZrC-TiC材料烧结过程中发生了ZrC与TiC之间、以及TiC与Cr3C2之间的相互扩散,形成了固溶体,促进了材料的致密化。在1950oC烧结时,80ZrC-20TiC-2Cr3C2材料完全形成了(Zr,Ti,Cr)C固溶体;80ZrC-20TiC-2Cr3C2、60ZrC-40TiC-2Cr3C2和50ZrC-50TiC-2Cr3C2材料主要由富 Zr的(Zr,Ti)C固溶体、富 Ti的(Ti,Zr,Cr)C固溶体和富 Ti的(Ti,Cr,Zr)C固溶体三相组成;20ZrC-80TiC-2Cr3C2材料具有分相组织,由(Zr,Ti)C固溶体和(Ti,Zr)C固溶体两相构成。对于在1800oC烧结的50ZrC-50TiC材料,随Cr3C2添加量的增加,Cr3C2在TiC中的固溶量增大,而在 ZrC中的固溶量很小或几乎不发生固溶,且对TiC在ZrC中的固溶度几乎没有影响。随烧结温度的升高,TiC和ZrC的相互固溶量增大,而Cr3C2的固溶量则变化不大。 ZrC-TiC固溶体材料的弹性模量、维氏硬度及抗弯强度随TiC含量的增加而增大,而断裂韧性变化较小。50ZrC-50TiC材料的硬度和弹性模量随Cr3C2含量的增加而减小,而抗弯强度和断裂韧性则呈现增大的趋势。随烧结温度的升高,弹性模量、抗弯强度和断裂韧性首先增大,当烧结温度超过1700oC以后,则变化不大。1950oC时,50ZrC-50TiC-2Cr3C2的弹性模量、维氏硬度、抗弯强度和断裂韧性分别达到402GPa、22.4GPa、324MPa和4.01MPa·m1/2。 随着TiC含量的增加,ZrC-TiC固溶体材料的热膨胀系数增大,定压比热、热扩散率和热导率都呈现下降趋势。随试验温度的升高,定压比热、热膨胀系数、热扩散率和热导率均呈上升趋势。