耐高溫陶瓷的主要種類有哪些？

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目前，耐高溫陶瓷主要是過渡金屬硼化物、碳化物和氮化物材料，其熔點均在3000℃以上，同時還具有良好的高溫強度、蠕變、熱膨脹、抗氧化、抗熱震和燒蝕性能反抗表現(xiàn)。

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1.硼化物耐高溫陶瓷

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硼化物耐高溫陶瓷主要有HfB2、ZrB2、TaB2和TiB2。這些陶瓷材料由強共價鍵組成，具有高熔點、高硬度、高強度、低蒸發(fā)率、高導(dǎo)熱性和導(dǎo)電性等特色。

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目前硼化物耐高溫陶瓷中的ZrB2和HfB2研究最為廣泛，其較差的抗氧化性是其廣泛應(yīng)用的主要障礙。

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添加SiC制備的ZrB2-SiC復(fù)合材料具有不錯的綜合性能。 ZrB2-SiC復(fù)合材料在高溫氧化時，材料表層會形成一層硼硅酸鹽保護層，該保護層在1600℃以上仍能保持其拋物線氧化規(guī)律。

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TiB2具有良好的機械性能、耐磨性、耐高溫性、良好的化學(xué)穩(wěn)定性，尤其是低密度和熱膨脹系數(shù)，這使得TiB2在航空航天領(lǐng)域具有很大的優(yōu)勢。

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2. 硬質(zhì)合金耐高溫陶瓷

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在碳化物陶瓷中，ZrC、HfC、TaC和TiC可用于超高溫環(huán)境。這類陶瓷具有很高的熔點，在加熱或冷卻過程當(dāng)中不發(fā)生固態(tài)相變，具有良好的抗熱震性和較高的高溫強度，但硬質(zhì)合金 UHTCs 的斷裂韌性和抗氧化性較低。不同之處。

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ZrC價格便宜，具有高熔點、高硬度、優(yōu)良的導(dǎo)電、導(dǎo)熱等性能，是一種很有前途的材料；

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HfC陶瓷具有較高的熔點和硬度，相對較低的線膨脹系數(shù)，更能滿足極端條件下的使用要求。主要缺點是抗氧化性能較差；

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TaC因其高熔點、低密度、高硬度和良好的高溫性能，已廣泛應(yīng)用于切削工具、電子材料、碾磨材料、導(dǎo)彈結(jié)構(gòu)材料、固體火箭發(fā)動機喉襯材料等?？篃嵴鹦允蛊湓诔邷?zé)岜Ｗo領(lǐng)域具有廣闊的前景。

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3.氮化耐高溫陶瓷

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ZrN、HfN和TaN等氮化物耐火陶瓷也具有良好的性能。

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過渡金屬氮化物的熔點都很高，這類難熔氮化物的熔點也與環(huán)境壓力有關(guān)。由于火箭發(fā)動機推進系統(tǒng)會產(chǎn)生高壓（10-20MPa），這些難熔金屬氮化物可以制成相關(guān)零件，以滿足使用要求。然而，并不是所有的難熔氮化物都適合在高溫高壓氧化環(huán)境中運行。

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耐高溫陶瓷材料的主要制備工藝在推向工程應(yīng)用時面臨一系列挑戰(zhàn)，需要解決一系列技術(shù)難題。例如，高溫陶瓷熔點高，共價鍵強，自擴散率低，難以致密化。此外，中低溫段抗氧化性差，斷裂韌性不高，可靠性低，抗熱震性差。針對上述技術(shù)難點，現(xiàn)階段耐高溫陶瓷材料的制備工藝主要有熱壓燒結(jié)（HP）、放電等離子燒結(jié)（SPS）、反應(yīng)熱壓燒結(jié)（RHP）和常壓燒結(jié)（PS）。其中，熱壓燒結(jié)是應(yīng)用最廣泛的燒結(jié)方法。