中國粉體網(wǎng)訊 超高溫陶瓷是指能在1800℃以上應用，具有相當優(yōu)良的高溫抗氧化性和抗熱震性的陶瓷基復合材料。超高溫陶瓷能夠適應超高音速長時飛行、大氣層再入、跨大氣層飛行和火箭推進系統(tǒng)等極端環(huán)境，可用于飛行器鼻錐、機翼前緣、發(fā)動機熱端等各種關鍵部位或部件。
超高溫陶瓷主要是由高熔點硼化物和碳化物組成，其中HfB2、ZrB2、HfC、ZrC、TaC等硼化物、碳化物超高溫陶瓷熔點都超過3000℃，無相變，具有優(yōu)良的熱化學穩(wěn)定性和優(yōu)異的物理性能，包括高彈性模量、高硬度、低飽和蒸汽壓、高熱導率和電導率、適中的熱膨脹率和良好的抗熱震性能等，并能在高溫下保持很高的強度。
目前常用的超高溫陶瓷主要有陶瓷基復合材料、碳化物陶瓷、硼化物陶瓷和氮化物陶瓷。
陶瓷基復合材料
陶瓷基復合材料的研究主要集中在Cf/SiC及SiCf/SiC復合材料。中國科學院上海硅酸鹽研究所的董紹明等嘗試在PIP制備Cf/SiC、SiCf/SiC復合材料的過程中加入硼、鋁等添加劑，達到了縮短PIP致密化時間、提高抗氧化能力和力學性能的效果。
碳化物超高溫陶瓷
目前常用的碳化物超高溫陶瓷主要包括SiC、ZrC、TaC和HfC。碳化物超高溫陶瓷的研究主要集中在制備性能更好的層狀碳化物超高溫陶瓷，以及加入添加劑對陶瓷性能的影響等。Ma等采用熱壓燒結法制備的含20%SiC及10%石墨的ZrC-SiC-C陶瓷，其室溫下彎曲強度達到了425MPa，并且在300℃熱震后仍能保持約63.5%的原始強度。
硼化物超高溫陶瓷
硼化物超高溫陶瓷與碳化物和氮化物相比，擁有更加優(yōu)異的抗氧化性能，近年來關于硼化物超高溫陶瓷的研究主要集中在致密化工藝、力學性能的提高以及抗氧化行為等方面。硼化物超高溫陶瓷主要包括ZrB2，TaB2和HfB2。Wang等使用原位反應熱壓法制備了ZrB2-SiC-ZrC復合材料，并研究了試樣在1750℃下的靜態(tài)等溫氧化性能。
氮化物超高溫陶瓷
氮化物超高溫陶瓷的化學性質穩(wěn)定，多以共價鍵為主，結構單元為四面體的M4N，類似于金剛石，也稱為類金剛石化合物。應用較廣泛的氮化物超高溫陶瓷主要有Si3N4，BN和HfN等。Matsuoka等研究發(fā)現(xiàn)HfO2促進了Si3N4的致密化。Guo等發(fā)現(xiàn)在燒結助劑MgO-Lu2O3的作用下，在1500℃或低于1500℃的Ar氣環(huán)境中可得到密實的Si3N4-ZrB2陶瓷。
超高溫陶瓷基復合材料由于具有潛在的高溫綜合性能優(yōu)異的特點，是未來超高溫領域很有前途的材料，對其開展基礎材料科學研究和高端技術科學研究，具有重要的科學意義和應用價值。
