Ultra-high temperature ceramics (UHTCs) are mainly composed of refractory metal borides, carbides and nitride compounds with high melting point, which are key thermal structural materials such as nose cone, wing leading edge, scramjet engine leading edge strutches and combustion chamber of ultra-high sound speed aerospace aircraft. Antioxidation and toughening are the difficulties in UHTCs research and the bottleneck problems that limit their application. The introduction of SiC second phase can improve the oxidation resistance of UHTCs, reduce the sintering temperature and inhibit the high-temperature grain growth, which is the focus of recent research. Polymer precursor ceramics (PDC) is prepared by polymer molding and pyrolysis, and the composition (chemical composition, phase composition) and microstructure (nano/micron structure) of the ceramics are controlled by the atomic scale design of the polymer precursor to obtain the desired properties. In this paper, for the first time, through the design and synthesis of anaerobic single source polymer precursor, ZrC-ZrB2-SiC nanocomposite ceramics were successfully prepared by PDC method, which provides a new idea for the preparation of this kind of UHTCs multiphase ceramics.
En général, le coefficient d'auto-diffusion des borures et carbures de métaux réfractaires est très faible et la méthode de frittage des poudres nécessite une température élevée de près de 2000 °C.℃ pour les rendre compacts. A cette température élevée, les grains de céramique croissent rapidement. La taille des grains des UHTC multiphasés préparés par cette méthode est de l'ordre du micron-micron, et il est impossible de préparer des nano-céramiques avec une phase inférieure à 100 nm. La méthode PDC est un moyen efficace de préparer des nano-UHTC, mais il existe peu de rapports sur ses précurseurs polymères. Généralement, les précurseurs de polymères contenant de l'oxygène sont utilisés pour former des oxydes métalliques réfractaires par pyrolyse à basse température, puis sont préparés par réaction de réduction carbothermique à haute température. La réduction carbothermique produit une grande quantité de CO et de CO2, entraînant un rendement céramique très faible et formant des défauts tels que des pores dans le matériau. De plus, lorsqu'ils sont utilisés pour modifier des substrats et des surfaces tels que CF/C et CF/SiC, les oxydes contenus dans les produits de craquage précurseurs peuvent réagir avec les fibres de carbone et provoquer des dommages. Par conséquent, les précurseurs de polymères anaérobies constituent l’objectif et l’orientation du développement des précurseurs UHTC multiphasés. Dans cet article, des nanocéramiques multiphasées ZrC-ZrB2-SiC ont été préparées par traitement thermique à 1 400 °C.℃ en utilisant un précurseur de polymère anaérobie pour éviter une réaction de réduction carbothermique à haute température. Le système polymère précéramique est étudié dans le processus de transition depuis l'évolution de la structure organique et inorganique, examine la céramique à partir de la composition chimique cristalline amorphe, la composition des phases en cours d'évolution, évalue les propriétés à haute température des céramiques nanocomposites, les résultats montrent que le PDC a préparé des céramiques nanométriques ZrC - ZrB2 - SiC après 1800℃ le traitement thermique, reste en dessous de 100 microstructures à l'échelle nanométrique et une faible apesanteur thermique, a confirmé que ce type de matériaux, une excellente résistance aux performances à haute température.
