The influence of adding Si3N4 on the microstructure and oxidation properties of ZrB2–SiC nanocomposite produced by pressureless sintering

One of the composites with exceptional mechanical, thermal, and oxidation resistance properties is ZrB 2 –SiC. In this research, we produced the ZrB 2 –SiC composite with Si 3 N 4 additive (1–2–3 and 4% by volume) in the base composition through sintering without applying pressure. The evaluations included microstructure analysis using a FE-SEM and oxidation properties in an oxyacetylene test chamber under oxygen and C 2 H 4 gas exposure. The results demonstrated that as Si 3 N 4 content increased, the structure became more homogeneous in granulation, with fine and uniform grain formation promoting composite compaction. The oxyacetylene test results showed enhanced oxidation resistance in samples with higher Si 3 N 4 amounts, particularly in the 67 vol% ZrB 2 –10%ZrC–20%SiC–3%Si 3 N 4 sample, which had the lowest mass erosion rate. Uno de los compuestos con propiedades mecánicas, térmicas y de resistencia a la oxidación excepcionales es el ZrB 2 –SiC. En esta investigación, se produjo el compuesto ZrB 2 –SiC con aditivo de Si 3 N 4 (1, 2, 3 y 4% en volumen) en la composición base, mediante sinterización sin aplicación de presión. Las evaluaciones incluyeron el análisis de la microestructura mediante un microscopio electrónico de barrido de emisión de campo (FE–SEM) y el estudio de las propiedades de oxidación en una cámara de prueba con oxiacetileno bajo exposición a gases O 2 y C 2 H 4 . Los resultados demostraron que, a medida que aumentaba el contenido de Si 3 N 4 , la estructura se volvía más homogénea en la granulometría, con la formación de granos finos y uniformes que favorecieron la compactación del compuesto. Las pruebas con oxiacetileno mostraron una mayor resistencia a la oxidación en las muestras con mayores cantidades de Si 3 N 4 , particularmente en la muestra con 67% Vol ZrB 2 –10% ZrC–20% SiC–3% Si 3 N 4 , la cual presentó la menor tasa de erosión másica.