超高温稀土硼化物(Y_(1-x)Yb_x)B_6的制备及力学性能研究

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单位陕西科技大学材料科学与工程学院陕西省无机材料绿色制备与功能化重点实验室;中国科学院上海硅酸盐研究所高性能陶瓷和超微结构国家重点实验室;
来源硅酸盐通报
出版年2023
期号01
摘要
六硼化钇(YB_6)高温下结构不稳定限制了其在超高温领域的应用,通过引入Yb元素,可形成高温稳定的(Y_(1-x)Yb_x)B_6固溶体。本文以(Y_(0.5)Yb_(0.5))_2O_3和B_4C为原料采用硼/碳热还原法制备了(Y_(0.5)Yb_(0.5))B_6粉体,通过无压烧结实现了陶瓷致密化,并结合密度泛函理论计算综合分析了材料的晶体结构、微观形貌和力学性能。结果表明,在1 650℃下热处理,B_4C过量6.25%时合成的(Y_(0.5)Yb_(0.5))B_6粉体纯度最高。在2 000℃下无压烧结获得的(Y_(0.5)Yb_(0.5))B_6陶瓷致密度为95.80%,但晶粒尺寸偏大,可达(80.71±35.51)μm。通过两步烧结法所得陶瓷致密度、晶粒尺寸、硬度和断裂韧性分别为95.47%、(14.54±6.31)μm、(14.53±1.37) GPa和(2.81±0.34) MPa·m~(1/2)。陶瓷断口处与典型的高损伤容限陶瓷Ti_3SiC_2、Hf_3AlN的断口形貌十分类似,表明(Y_(0.5)Yb_(0.5))B_6具有良好的损伤容忍度,有望提高超高温陶瓷的韧性与延性。

@ 2023 版权所有 中国地质图书馆 (中国地质调查局地学文献中心)

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