Si3N4和sialon陶瓷是20世紀(jì)70年代迅速發(fā)展起來的陶瓷材料,具有強(qiáng)度高、硬度高、耐高溫、熱學(xué)和電學(xué)性能優(yōu)良等優(yōu)點,在工業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用。但是這兩種材料也具有陶瓷材料普遍的缺點：脆性大以及燒結(jié)溫度高,因而限制了其更廣泛的應(yīng)用。金屬間化合物的性能介于金屬與陶瓷之間,在改善A1203陶瓷力學(xué)性能方面有著突出的貢獻(xiàn)。然而其在Si3N4系陶瓷材料方面的研究還較少。本文以金屬間化合物Fe3A1為原材料,利用反應(yīng)熱壓燒結(jié)技術(shù),在較低的溫度下原位合成了Fe-Si/sialon和CNTs/Fe-Si/sialon陶瓷復(fù)合材料,并且制備了Fe-Si/Si3N4復(fù)合材料,并對復(fù)合材料的力學(xué)性能、Fe3A1和CNTs在陶瓷材料中的增韌機(jī)制進(jìn)行了研究和報道。另外利用磁控濺射技術(shù)在Fe-Si/Si3N4復(fù)合材料表面制備(TiAlSi)N硬質(zhì)耐磨涂層,并對涂層的形貌和耐磨性等進(jìn)行了研究,主要成果如下：(1)利用金屬間化合物Fe3A1作為原材料,在溫度1600℃,N2保護(hù)氣氛下,采用反應(yīng)熱壓燒結(jié)技術(shù)成功制備Fe-Si/sialon復(fù)合材料。適量的Fe3A1能夠提高復(fù)合材料的致密度,并通過在裂紋擴(kuò)展中形成...

【文章頁數(shù)】：133 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 引言
    1.2 Si₃N₄及sialon陶瓷的研究現(xiàn)狀
        1.2.1 Si₃N₄及sialon陶瓷簡介
        1.2.2 Si₃N₄系陶瓷材料的燒結(jié)技術(shù)
        1.2.3 Si₃N₄系陶瓷材料增韌補(bǔ)強(qiáng)研究
    1.3 金屬間化合物的研究現(xiàn)狀
        1.3.1 金屬間化合物簡介
        1.3.2 金屬間化合物的制備方法
        1.3.3 金屬間化合物的應(yīng)用
    1.4 硬質(zhì)耐磨涂層的研究現(xiàn)狀
        1.4.1 硬質(zhì)耐磨涂層簡介
        1.4.2 硬質(zhì)耐磨涂層的制備方法
        1.4.3 涂層材料性能的影響因素
    1.5 本課題研究的意義及主要研究內(nèi)容
        1.5.1 本課題研究的目的及意義
        1.5.2 本課題研究的主要內(nèi)容
第二章 實驗材料與表征技術(shù)
    2.1 研究方法
    2.2 實驗材料與實驗設(shè)備
        2.2.1 實驗材料
        2.2.2 實驗設(shè)備
    2.3 表征測試技術(shù)
        2.3.1 表征技術(shù)
        2.3.2 測試技術(shù)
第三章 Fe-Si/sialon復(fù)合材料的低溫原位合成及力學(xué)性能
    3.1 Fe-Si/sialon復(fù)合材料的設(shè)計原則
    3.2 Fe-Si/sialon復(fù)合材料的熱力學(xué)分析
    3.3 Fe-Si/sialon復(fù)合材料的制備工藝
    3.4 結(jié)果與討論
        3.4.1 金屬間化合物Fe₃Al的物相及微觀形貌
        3.4.2 Fe₃Al添加量對Fe-Si/sialon復(fù)合材料的影響
        3.4.3 Al₂O₃添加量對Fe-Si/sialon復(fù)合材料的影響
        3.4.4 Fe-Si/sialon復(fù)合材料的抗熱震性
    3.5 本章小結(jié)
第四章 CNTs/Fe-Si/sialon復(fù)合材料的低溫原位合成及力學(xué)性能
    4.1 CNTs/Fe-Si/sialon復(fù)合材料的設(shè)計
    4.2 CNTs/Fe-Si/sialon復(fù)合材料燒結(jié)的影響因素
    4.3 CNTs/Fe-Si/sialon復(fù)合材料的制備工藝
        4.3.1 實驗材料
        4.3.2 實驗方法
    4.4 結(jié)果與討論
        4.4.1 CNTs/Fe-Si/sialon復(fù)合材料的力學(xué)性能
        4.4.2 CNTs/Fe-Si/sialon復(fù)合材料的物相分析及微觀形貌
        4.4.3 CNTs和Fe-Si的增韌機(jī)理
    4.5 本章小結(jié)
第五章 Fe-Si/Si₃N₄復(fù)合材料原位合成及力學(xué)性能
    5.1 Fe-Si/Si₃N₄復(fù)合材料燒結(jié)的可行性
    5.2 Fe-Si/Si₃N₄復(fù)合材料的制備工藝
        5.2.1 實驗材料
        5.2.2 實驗方法
    5.3 結(jié)果與討論
        5.3.1 Fe-Si/Si₃N₄復(fù)合材料的力學(xué)性能
        5.3.2 Fe-Si/Si₃N₄復(fù)合材料的物相及顯微結(jié)構(gòu)分析
    5.4 本章小結(jié)
第六章 Fe₃Al在Si₃N₄系陶瓷材料中的作用機(jī)理
    6.1 Fe₃Al的作用機(jī)理
        6.1.1 顆粒增韌的作用機(jī)理
        6.1.2 界面氣孔的作用
    6.2 本章小結(jié)
第七章 陶瓷表面(TiAlSi)N硬質(zhì)耐磨涂層的制備及性能
    7.1 (TiAlSi)N硬質(zhì)耐磨涂層的制備過程及表征手段
        7.1.1 研究路線
        7.1.2 實驗過程
        7.1.3 測試表征手段
    7.2 結(jié)果與討論
        7.2.1 沉積時間對(TiAlSi)N硬質(zhì)耐磨涂層結(jié)構(gòu)和性能的影響
        7.2.2 偏壓對(TiAlSi)N硬質(zhì)耐磨涂層結(jié)構(gòu)和性能的影響
        7.2.3 靶材電流對(TiAlSi)N硬質(zhì)耐磨涂層結(jié)構(gòu)和性能的影響
        7.2.4 摩擦性能的研究
    7.3 本章小結(jié)
第八章 結(jié)論與展望
    8.1 結(jié)論
    8.2 展望
參考文獻(xiàn)
致謝
附錄 攻讀博士期間發(fā)表的論文和取得的成果
附件



本文編號：3918613