因此，如何对ZrB2陶瓷进行增韧成为一个重要的研究方向。目前已经取得了一定的研究成果。本文对这方面的研究进展作了综述，介绍了二硼化锆陶瓷的各种增韧技术及其机制，并由此提出了二硼化锆陶瓷增韧技术的发展方向。

2

2．1

二硼化锆陶瓷增韧技术

弥散颗粒增韧

表1列举了近年来关于弥散颗粒增韧ZrB2基复合材料的研究成果。选用SiC颗粒作为增韧相，不仅促

还提高了ZrB2陶瓷的断裂韧性、弯曲强度等性能。因此，采用SiC颗粒复合ZrB2进了ZrB2陶瓷的致密化，

陶瓷是近年来的研究热点。

［3］

20MPa压力下成功制备出含5%，10%，15%，20vol%SiC的本课题组曾采用热压烧结在1950℃、

1/2

ZrB2-SiC复合材料，其断裂韧性范围为7．92～8．52MPa·m，高的断裂韧性归功于致密度的提高与穿晶和［5］

沿晶混合的断裂模式。Cao等采用放电等离子烧结（SPS）研究了烧结温度、颗粒大小及SiC含量对ZrB2-SiC复合材料断裂韧性的影响；当温度为1600℃和1700℃，20nmSiC含量为5wt%时，其断裂韧性达8．205

MPa·m1/2；可见晶粒的细化有助于提高ZrB2材料的断裂韧性。另外采用MoSi2、ZrSi2、B4C、TiB2、Si3N4等颗

［4-17］

。粒同样可以提高ZrB2陶瓷的韧性

弥散颗粒增韧的主要机制为：（1）弥散颗粒的加入提高了材料的致密度，高的致密度有助于提高材料的

产生了更多的界面，裂纹沿晶断裂的路径变得更加断裂韧性；（2）弥散颗粒的加入抑制了ZrB2晶粒的长大，

曲折；（3）在弥散颗粒阻碍作用下，裂纹发生偏转、分叉和桥联等。

ZrB2基体材料的断裂韧性得到显著提高。延性金属颗粒具有较好的塑性，随着延性金属颗粒的添加，本文作者

［12］

Mo复合材料，曾采用热压烧结在1950℃制备出含0～10vol%Mo的ZrB2-断裂韧性范围为6．73

～7．98MPa·m1/2。断裂韧性的提高主要源于晶粒的细化和MoB的形成。Sun等［13］采用热压烧结技术在

1800℃制备出的ZrB2-40vol%Nb复合材料的断裂韧性达7．11MPa·m1/2，Nb的变形可以吸收和消耗一部分裂纹出现和扩展的能量。

表1

ZrB2和弥散颗粒增韧的ZrB2基复合材料的组分、制备工艺、断裂韧性和参考文献Tab．1

Composition，processing，fracturetoughnessandreferencesofZrB2andZrB2-basedcompositestoughenedbydispersedparticles

Compositions

ZrB2SiCZrB2-ZrB2-SiC-CZrB2-MoNbZrB2-MoSi2ZrB2-ZrB2-MoSi2-SiCZrSi2ZrB2-ZrB2-TiB2-NiB4C-NiZrB2-ZrB2-Si3N4

Processingconditions

（HPorSPS/temperature/pressure）HP/1800～1950℃/20～30MPaSPS/1600～1700℃/10～20MPaHP/1800～1950℃/20～30MPaSPS/1600～1700℃/10～20MPa

HP/1900℃/20～30MPaHP/1950℃/20MPaHP/1800℃/30MPa无压/1850℃

HP/1800～1850℃/30MPa

HP/1800℃/30MPaHP/1400～1550℃/30MPa

HP/1600℃/30MPaHP/1870℃/30MPaHP/1700℃/30MPa

Fracturetoughness/MPa·m1/2

2．35～4．82．5～5．0174．1～8．523．2～8．2054．15～6．66．73～7．982．91～7．11

2．32．6～4．33．3～3．53．8～4．44．094．533．75

References3，4，7，10，14，17

5，63，4，7，85，6，399，1112131436，161617151510

2．2

不同长径比相增韧

表2列举了近年来关于不同长径比相增韧ZrB2基复合材料的研究成果。SiC晶须以其高弹性模量、好的化学稳定性等优点被广泛用作增韧相。本文作者将SiCw超声分散后与ZrB2粉体球磨混合，在1950℃、