Ультратонкие керамические порошки ZrB2, полученные методом золь‑гел, синергизированным с карботермической реакцией, и их улучшенная спекательная способность

Метод золь‑гел в сочетании с карботермической реакцией является одной из наиболее перспективных стратегий подготовки высококачественных боридных и углеродсодержащих ультравысокотемпературных керамик, однако механизмы их роста недостаточно изучены. В настоящей работе получены высокочистые керамические порошки ZrB2 методом золь‑гел с последующей карботермической обработкой. В частности, сорбитол (C6H14O6) использовали для формирования молекулярно диспергированных сетей Zr–O–C–B. Структурные исследования показывают, что температура и длительность прокаливания существенно влияют на фазовые и морфологические превращения прекурсора. Зерна ZrB2 начинают формироваться вблизи частиц ZrO2 примерно при 1100 °C и растут от поверхности к сердцевине частиц ZrO2 за счёт тепловой и массо‑транспортной передачи, обусловленной присутствием B2O3 при высокой температуре. Кроме того, порошки ZrB2 после спекания достигли твёрдости 22,5 ГПа и изгибной прочности 540 МПа, демонстрируя улучшенные механические свойства. Работа выясняет механизм роста ультратонких и высокочистых порошков ZrB2, получаемых методом золь‑гел в сочетании с карботермической реакцией, которые могут служить исходным материалом для получения ультравысокотемпературных керамик ZrB2 с повышенными механическими характеристиками.