航空航天飛行器面臨著高溫高壓燃氣流沖刷、燒蝕、氧化、熱震等極端服役環(huán)境,對材料的制造工藝、使用性能有著極其苛刻的要求。因此,研發(fā)對具有承載、質輕、高強韌、耐高溫、抗氧化、抗熱震、耐燒蝕和高可靠性等優(yōu)異性能的高溫結構材料或結構/功能一體化材料有著非常迫切的需求。SiBCN系陶瓷材料是上世紀90年代中期才公開報道的一種新型陶瓷材料,這種材料相比于其它常見尖端部位熱防護材料在高溫下表現(xiàn)出了更為優(yōu)異的性能,如具有非氧化物陶瓷中最低的氧化系數(shù)、熱膨脹系數(shù)低、高溫黏度大、高溫力學性能優(yōu)越等特點。前驅體裂解法是制備SiBCN系陶瓷材料的主要制備方法,該方法可獲得高純度、組織結構均勻的陶瓷材料,但無法制備高致密大尺寸陶瓷構件�；跈C械合金化的無機法結合燒結技術可以制備出組織結構相對均勻、綜合性能優(yōu)異的SiBCN非晶、納米晶塊體陶瓷。但是,該方法制備SiBCN系陶瓷材料仍存在一些問題亟需解決。例如,SiBCN非晶陶瓷粉體及非晶塊體陶瓷的析晶動力學尚未系統(tǒng)展開;析晶行為對該體系塊體陶瓷微觀組織結構、力學性能及高溫抗氧化行為的影響有待進一步研究。針對存在的問題,本文采用機械合金化制備不同成分SiBCN非晶陶... 

【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：199 頁

【學位級別】：博士

【部分圖文】：

前驅體種類及前驅體陶瓷化轉變示意圖

[80-82]。圖1-3 基于機械合金化的無機法結合燒結技術制備MA-SiBCN陶瓷的工藝流程圖[83]Fig. 1-3 Schematic showing the prepration process of MA-SiBCN ceramics[83]

圖 1-4 PDCs-SiBCN 陶瓷的計算相圖：B 含量為 15 at.%，氮氣壓 0.1 MPa[88]Fig. 1-4 The calculated phase diagram for PDCs-SiBCN: B 15 at.%, N2pressure 0.1 MPa(a) 1673 K; (b) 1873 K; (c) 2273 K[88]前驅體裂解法和機械合金化結合燒結技術制備的 SiBCN 納米晶塊體陶瓷均有一個共同的結構特征，即納米 SiC 或 SiC/Si3N4相均勻分布在湍層 BN(C)相周圍，形成了獨特的膠囊狀殼核結構，這種組織結構是常規(guī)制備方法所沒有的。部分研究者認為這種獨特的微觀組織結構，是該系陶瓷具有優(yōu)越高溫熱穩(wěn)定性和抗氧化性能的內在原因[43-45]。1.3.1 PDCs-SiBCN 陶瓷微觀組織結構經(jīng)過前驅體合成、低溫蒸餾固化、陶瓷生坯溫壓成型和高溫裂解后即可得到無定形態(tài)的 PDCs-SiBCN 陶瓷[89]。例如，采用聚硼硅氮烷作為前驅體制備的 PDCs-SiBCN 陶瓷：首先利用全氫聚硅氮烷和硼酸三甲酯通過硼氫化反應合成前驅體，接著在氨氣氣氛中進行氨解得到含有少數(shù)官能團的陶瓷；在更高的溫度下等溫處理，如 1100oC，剩余的大部分氫分解揮發(fā)，從而得到含有 Si、

【參考文獻】：
期刊論文
[1]金屬塑料的研究進展[J]. 張博,汪衛(wèi)華.  物理學報. 2017(17)
[2]X-43A高超音速飛行器C/C熱防護涂層結構分析[J]. 李崇俊.  高科技纖維與應用. 2015(04)
[3]高超音速飛行器氣動熱研究進展[J]. 陳雄昕,劉衛(wèi)華,羅智勝,趙宏韜,馮詩愚.  航空兵器. 2014(06)
[4]非晶態(tài)物質的本質和特性[J]. 汪衛(wèi)華.  物理學進展. 2013(05)
[5]超高溫陶瓷材料抗熱沖擊性能及抗氧化性能研究[J]. 張幸紅,胡平,韓杰才,杜善義.  中國材料進展. 2011(01)
[6]SiC陶瓷在航天器高溫結構件研制中的應用[J]. 陳明和,傅桂龍,張中元,徐潔,葛國華,張中光.  南京航空航天大學學報. 2000(02)
[7](Fe0.1Co0.55Ni0.3578Si8B14金屬玻璃的晶化過程及壓力的影響（Ⅱ）——晶化溫度和晶化激活能[J]. 沈中毅,殷岫君,張云,洪景新,何壽安,儲少巖.  物理學報. 1985(10)
[8](Fe0.1Co0.55Ni0.35)78Si8B14金屬玻璃的晶化過程及壓力的影響（Ⅰ） 晶化時的相析出過程[J]. 沈中毅,張云,殷岫君,何壽安,吳謙,吳自勤.  物理學報. 1983(09)

博士論文
[1]高壓燒結Si2BC3N非晶陶瓷的晶化和高溫氧化機制[D]. 梁斌.哈爾濱工業(yè)大學 2017
[2]機械合金化2Si-B-3C-N陶瓷的熱壓燒結行為與高溫性能研究[D]. 張鵬飛.哈爾濱工業(yè)大學 2013

碩士論文
[1]MA SiBCN陶瓷的高溫氧化規(guī)律與機理[D]. 洪于喆.哈爾濱工業(yè)大學 2013



本文編號：3006534