超高温复相陶瓷前驱体的制备及其陶瓷化研究

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超高温陶瓷及其复合材料因具备优异的耐高温、抗氧化和耐烧蚀性能,被认为是最理想的超高温材料。近年来,前驱体转化法因其独特优势已逐渐成为制备超高温陶瓷及其复合材料的主要方法,而前驱体的选择与制备是该方法的关键。  本文以正丙醇锆为锆源,1,2-丙二醇为碳源,乙酰丙酮为配位剂,通过取代、缩合反应成功制备了主链为Zr-O-C结构的线型聚合物ZMP。该聚合物毒性小、溶解性好且室温下稳定,将其与硅炔树脂(PTSA)共混制备了新型的复相陶瓷前驱体PMS。该前驱体通过硅氢加成反应形成高度交联的固化物,热固化温度为100~250℃。固化产物具备优异的热稳定性能,1000℃下,氮气中的质量残留率在89%以上,空气中的质量残留率大于79%。前驱体经过1600℃热处理后转化为SiC/ZrC复相陶瓷,陶瓷产率为57.4%,晶粒尺寸小于100nm且分布均匀。  本文采用正丁基锂、间碳硼烷和甲基氢二氯硅烷为原料,成功制备了含硼聚合物PBS,并将其与ZMP和PTSA共混制备了复相陶瓷前驱体PZBS。该前驱体可热固化,固化温度为100~250℃,固化后产物热稳定性能优异,氮气和空气下的残留率分别为91.12%和93.18%。前驱体通过1600℃热解后可得到高度晶化的SiC、ZrB2陶瓷相,陶瓷转化率为56.2%,晶粒尺寸在50~100nm之间且均匀的分布在基体中。
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