Toughening effect of short carbon fibers in the ZrB2–ZrSi2 ceramic composites

Sha, Jian; Li, J.; Wang, S.H.; Wang, Y.C.; Zhang, Z.F.; Dai, Ji

doi:10.1016/j.matdes.2015.03.006

Cited by 72 publications

(34 citation statements)

References 17 publications

Supporting

Mentioning

Contrasting

Unclassified

Order By: Relevance

“…Results concerning the addition of such phases to UHTCs are more controversial [11][12][13][14]. Despite chemical interactions between carbon fiber and ZrB 2 matrix led to damage of the fiber properties and to the formation of ZrC with brittle interfaces, toughness improvement was measured and ascribed to crack deflection mechanism [15], fiber bridging and fiber pullout, which consumed more fracture energy during the fracture process [16].…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Relationships between carbon fiber type and interfacial domain in ZrB 2 -based ceramics

Silvestroni

Fabbriche

Melandri

et al. 2016

Journal of the European Ceramic Society

View full text Add to dashboard Cite

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Relationships between carbon fiber type and interfacial domain in ZrB 2 -based ceramics

Silvestroni

Fabbriche

Melandri

et al. 2016

Journal of the European Ceramic Society

View full text Add to dashboard Cite

“…The relative densities of ZrB 2 -SiC-C f composites decrease as the fiber content increases, which is consistent with the microstructures of the samples. The results indicate that the addition of fibers has a negative effect on the densification of ZrB 2 -based ceramics, which might be attributed to the fiber bridging effect during hot pressing [38]. High relative densities of 98.2% and 97.1% are obtained for ZSC20 and ZSC30, respectively, much higher than those of ZSC40 and ZSC50 (85.7% and 80.4%, respectively), suggesting that an appropriate controlling of fiber content is essential to fabricate ZrB 2 -SiC-C f composites with high relative density.…”

Section: Mechanical Propertiesmentioning

confidence: 96%

Preparation and characterization of high-performance ZrB2–SiC–Cf composites sintered at 1450 °C

Hong

Gui

et al. 2017

J Adv Ceram

View full text Add to dashboard Cite

ZrB 2 -SiC-C f composites containing 20-50 vol% short carbon fibers were hot pressed at low sintering temperature (1450 ℃) using nanosized ZrB 2 powders, in which the fiber degradation was effectively inhibited. The strain-to-failure values of such composites increased with increasing fiber content, and the value for the composite with 50 vol% C f was even more than 3 times higher than that of the composite with 20 vol% C f . Furthermore, the composite exhibited non-brittle fracture mode when the fiber content was above 30 vol%, and the thermal shock critical temperature difference of the composite with 30 vol% C f was up to 727 ℃, revealing excellent thermal shock resistance of this composite. Additionally, ZrB 2 -SiC-C f composites displayed good oxidation resistance when the fiber content was below 40 vol%, suggesting that this method provides a promising way for preparation of high-performance ZrB 2 -SiC-C f composites at low temperature.

show abstract

“…Такие материалы, обладая превосходными механическими свойствами [1], весьма перспективны в современной авиационной и ракетно-космической технике в качестве различных узлов и деталей, а также для изготовления жаростойких тиглей для расплавов и, кроме того, применяются как высокотемпературные электродные материалы для электроэрозионной обработки [2][3][4][5][6][7]. Основными методами получения компактных изделий такого класса являются горячее прессование и искровое плазменное спекание (ИПС) порошков ZrB 2 и легирующих добавок [1][2][3][4][5][6][7][8]. Тем не менее, ввиду сильной ковалентной связи, низкой объемной и зернограничной диффузии в кристаллической решетке ZrB 2 , существует проблема уплотнения порошка ZrB 2 при проведении процесса ИПС и горячего прессования [9].…”

Section: Introductionunclassified

“…Для повышения жаростойкости и прочностных характеристик керамики на основе ZrB 2 используют легирующие добавки различных дисилицидов, например ZrSi 2 , TaSi 2 , MoSi 2 , а также карбид кремния, которые могут образовывать межкристаллитную жидкую фазу по границам зерен диборида и улучшать способность к спеканию всего композиционного материала [5-7, 10, 11]. Для повышения вязкости разрушения керамики весьма перспективным подходом является введение легирующих добавок в виде волокон [1,12,13].…”

Section: Introductionunclassified

“…Наиболее эффективной легирующей добавкой является дисилицид циркония (ZrSi 2 ). Введенные в шихту порошок или волокна ZrSi 2 позволяют снизить температуру спекания и горячего прессования до 1700 °С и ниже, а относительная плотность такого композита может составить ~99,0 % [1,7,14]. В работах [15,16] жаростойкую керамику на основе ZrB 2 с добавками MoSi 2 и ZrSi 2 получали методом горячего прессования при давлениях до 30 МПа и температурах не более 1850 °С.…”

Section: Introductionunclassified

See 1 more Smart Citation

Features of Production and High-Temperature Oxidation of SHS Ceramics Based on Zirconium Boride and Zirconium Silicide

Iatsyuk

Pogozhev

Левашов

et al. 2016

Russ. J. Non-ferrous Metals

View full text Add to dashboard Cite

Национальный исследовательский технологический университет (НИТУ) «МИСиС», г. Москва Институт структурной макрокинетики и проблем материаловедения РАН (ИСМАН), г. Черноголовка Статья поступила в редакцию 04.07.16 г., доработана 30.09.16 г., подписана в печать 03.10.16 г. Работа посвящена исследованию кинетики и механизма горения реакционных смесей в системах Zr-Si-B и Zr-B, получению по технологии силового СВС-компактирования компактных керамических материалов, а также изучению их жаростойкости. Показано, что для составов в системе Zr-Si-B зависимости температуры и скорости горения от начальной температуры (T 0) имеют линейный характер, т.е. с ростом T 0 стадийность химических реакций образования диборида и дисилицида циркония не меняется. Рассчитаны значения эффективной энергии активации СВС-процесса, свидетельствующие о ведущей роли реакционного взаимодействия циркония с бором и кремнием в расплаве. Изучена стадийность химических превращений в волне горения смеси Zr-Si-B: первоначально путем кристаллизации из расплава образуется фаза ZrB 2 , затем с запаздыванием в 0,5 с появляется фаза ZrSi 2 ; спустя 1 с кристаллизуется непрореагировавший Si. Изучен фазовый состав продуктов синтеза, в которых основным компонентом является диборид ZrB 2 , а также, в зависимости от состава исходной реакционной шихты, содержатся дисилицид циркония ZrSi 2 , Si и борид ZrB 12. По технологии силового СВС-компактирования получены компактные образцы, характеризующиеся высокой твердостью и низкой остаточной пористостью. В результате высокотемпературного окисления СВС-образцов в зависимости от состава на их поверхности формируются оксидные пленки SiO 2-ZrO 2-B 2 O 3 , а также сложный оксид ZrSiO 4 , служащие эффективным диффузионным барьером и снижающие скорость окисления. Ключевые слова: керамика, композиционные материалы, диборид циркония, дисилицид циркония, окисление, жаростойкость. Яцюк И.В.-аспирант кафедры порошковой металлургии и функциональных покрытий (ПМиФП) НИТУ «МИСиС», инженер научно-учебного центра (НУЦ) СВС МИСиС-ИСМАН (119049, г. Москва, Ленинский пр-т, 4).

show abstract

Toughening effect of short carbon fibers in the ZrB2–ZrSi2 ceramic composites

Cited by 72 publications

References 17 publications

Relationships between carbon fiber type and interfacial domain in ZrB 2 -based ceramics

Relationships between carbon fiber type and interfacial domain in ZrB 2 -based ceramics

Preparation and characterization of high-performance ZrB2–SiC–Cf composites sintered at 1450 °C

Features of Production and High-Temperature Oxidation of SHS Ceramics Based on Zirconium Boride and Zirconium Silicide

Contact Info

Product

Resources

About