近零膨脹ZrO 2 /ZrW 2 O 8 陶瓷基復(fù)合材料的制備與性能表征
發(fā)布時(shí)間:2021-12-29 20:08
隨著航空航天技術(shù)的發(fā)展,對陶瓷材料的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和安全可靠性的要求越來越高。結(jié)構(gòu)陶瓷材料由于具有較高的熱膨脹系數(shù),在經(jīng)歷大的溫度梯度時(shí)會(huì)產(chǎn)生熱應(yīng)力,對材料的結(jié)構(gòu)造成損傷,降低了材料的抗熱震性和抗氧化燒蝕性。因此,在結(jié)構(gòu)陶瓷材料基體中添加具有各向同性負(fù)熱膨脹ZrW2O8材料以降低結(jié)構(gòu)陶瓷的熱膨脹系數(shù),減小熱應(yīng)力,成為改善結(jié)構(gòu)陶瓷抗熱震性能的有效途徑。論文以力學(xué)性能優(yōu)異的ZrO2作為基體材料,與第二相各向同性負(fù)熱膨脹ZrW2O8復(fù)合,制備近零膨脹ZrO2/ZrW2O8陶瓷基復(fù)合材料,通過性能的表征與分析優(yōu)選合適的制備工藝,并對影響材料性能的尺寸效應(yīng)進(jìn)行了相應(yīng)的分析。為了掌握各向同性負(fù)熱膨脹ZrW2O8材料的性質(zhì),本文首先對第二相ZrW2O8材料的相變分解和固相合成進(jìn)行研究。熱力學(xué)計(jì)算表明ZrW2O8在常溫下具有自發(fā)分解的趨勢;通過選取不同的溫度點(diǎn)加熱單相ZrW2O8試樣,對冷卻后的試樣成分進(jìn)行檢測...
【文章來源】:哈爾濱工業(yè)大學(xué)黑龍江省 211工程院校 985工程院校
【文章頁數(shù)】:95 頁
【學(xué)位級別】:碩士
【文章目錄】:
摘要
Abstract
第1章 緒論
1.1 課題背景及研究的目的和意義
1.2 各向異性近零膨脹陶瓷材料
1.2.1 堇青石陶瓷
1.2.2 鈦酸鋁陶瓷
1.2.3 熔融石英陶瓷
1.2.4 鋰質(zhì)陶瓷
1.3 各向同性ZrO_2/ZrW_2O_8陶瓷基復(fù)合材料的研究現(xiàn)狀
1.3.1 各向同性負(fù)熱膨脹ZrW_2O_8結(jié)構(gòu)性質(zhì)及制備方法
1.3.2 ZrO_2基體材料性能的簡介
1.3.3 ZrO_2/ZrW_2O_8陶瓷基復(fù)合材料的相關(guān)研究進(jìn)展
1.4 ZrO_2/ZrW_2O_8陶瓷基復(fù)合材料近零膨脹機(jī)制
1.4.1 第二相ZrW_2O_8負(fù)熱膨脹機(jī)理
1.4.2 ZrO_2/ZrW_2O_8陶瓷基復(fù)合材料熱膨脹機(jī)理和預(yù)測模型
1.5 本文主要研究內(nèi)容
第2章 實(shí)驗(yàn)材料與實(shí)驗(yàn)方法
2.1 實(shí)驗(yàn)原料
2.2 實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備
2.3 材料制備工藝
2.4 材料性能的表征
2.4.1 陶瓷基復(fù)合材料致密度的表征
2.4.2 物相成分分析
2.4.3 微觀組織形貌分析
2.4.4 熱膨脹性能的表征
2.4.5 力學(xué)性能表征
第3章 第二相ZrW_2O_8相變分解和固相合成的研究
3.1 引言
3.2 ZrW_2O_8共析分解相變的研究
3.2.1 ZrW_2O_8分解的化學(xué)熱力學(xué)分析
3.2.2 ZrW_2O_8失穩(wěn)分解區(qū)間的確定
3.2.3 ZrW_2O_8共析分解機(jī)理及抑制相變分解的方法
3.3 固相合成反應(yīng)制備ZrW_2O_8合成率的研究
3.3.1 固相合成反應(yīng)化學(xué)熱力學(xué)分析
3.3.2 冷卻方式與燒結(jié)溫度對ZrW_2O_8合成率的影響
3.4 本章小結(jié)
第4章 ZrO_2/ZrW_2O_8陶瓷基復(fù)合材料制備工藝與性能
4.1 引言
4.2 ZrO_2/ZrW_2O_8復(fù)合材料熱膨脹系數(shù)預(yù)測
4.3 熱壓燒結(jié)法(HP)制備ZrO_2/ZrW_2O_8陶瓷基復(fù)合材料的初步探索
4.3.1 熱壓燒結(jié)法的制備工藝
4.3.2 熱壓燒結(jié)ZrO_2/ZrW_2O_8陶瓷基復(fù)合材料的性能表征
4.4 常壓燒結(jié)法(S)制備ZrO_2/ZrW_2O_8陶瓷基復(fù)合材料
4.4.1 常壓燒結(jié)法的制備工藝
4.4.2 常壓燒結(jié)ZrO_2/ZrW_2O_8陶瓷基復(fù)合材料的性能表征
4.5 熱壓燒結(jié)與常壓燒結(jié)制備ZrO_2/ZrW_2O_8復(fù)合材料的性能對比及展望
4.6 ZrO_2/ZrW_2O_8陶瓷基復(fù)合材料的尺寸效應(yīng)
4.6.1 試樣尺寸與熱膨脹系數(shù)的關(guān)系
4.6.2 試樣尺寸與熱應(yīng)力的關(guān)系
4.7 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文及其它成果
致謝
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]基于ZrW2O8粉體的可控?zé)崤蛎洀?fù)合材料的研究進(jìn)展[J]. 吳日民,居相文,程曉農(nóng),楊娟. 材料科學(xué)與工程學(xué)報(bào). 2015(06)
[2]Al2O3-TiO2系相關(guān)系與鈦酸鋁共析分解[J]. 高振昕. 耐火材料. 2015(03)
[3]鎢酸鋯制備與高壓下的相變研究[J]. 陳喜平,房雷鳴,孫光愛,彭放,陳波,賀端威,劉景. 高壓物理學(xué)報(bào). 2015(01)
[4]快速淬冷方式對高溫合成負(fù)膨脹ZrW2O8陶瓷材料的影響[J]. 向紹斌,肖秋國,張飛,彭美勛,申少華. 中國陶瓷. 2014(10)
[5]ZrO2/ZrW2O8復(fù)合材料的制備及其熱膨脹性能[J]. 郭向陽,程春曉. 洛陽理工學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2014(03)
[6]堇青石合成的研究進(jìn)展[J]. 張巍. 巖石礦物學(xué)雜志. 2014(04)
[7]堇青石陶瓷的應(yīng)用與制備進(jìn)展[J]. 趙月明,郭從盛,譚宏斌. 中國陶瓷. 2011(10)
[8]熱脹冷縮原理在響洪甸抽水蓄能電站#6機(jī)組A修中的運(yùn)用[J]. 王健. 江淮水利科技. 2011(04)
[9]脈沖激光沉積ZrW2O8薄膜的制備和性能[J]. 劉紅飛,張志萍,張偉,陳小兵,程曉農(nóng). 無機(jī)材料學(xué)報(bào). 2011(05)
[10]負(fù)熱膨脹材料的研究現(xiàn)狀及展望[J]. 刁志聰,林偉林. 中國鎢業(yè). 2010(02)
博士論文
[1]ZrB2-SiC基超高溫陶瓷材料熱沖擊失效行為的研究[D]. 劉國仟.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2010
碩士論文
[1]ZrW2O8/ZrSiO4近零膨脹復(fù)合材料的制備與表征[D]. 向紹斌.湖南科技大學(xué) 2014
[2]鋰輝石陶瓷的制備、表征及其抗熱震性能[D]. 李婷婷.武漢工程大學(xué) 2012
本文編號:3556794
【文章來源】:哈爾濱工業(yè)大學(xué)黑龍江省 211工程院校 985工程院校
【文章頁數(shù)】:95 頁
【學(xué)位級別】:碩士
【文章目錄】:
摘要
Abstract
第1章 緒論
1.1 課題背景及研究的目的和意義
1.2 各向異性近零膨脹陶瓷材料
1.2.1 堇青石陶瓷
1.2.2 鈦酸鋁陶瓷
1.2.3 熔融石英陶瓷
1.2.4 鋰質(zhì)陶瓷
1.3 各向同性ZrO_2/ZrW_2O_8陶瓷基復(fù)合材料的研究現(xiàn)狀
1.3.1 各向同性負(fù)熱膨脹ZrW_2O_8結(jié)構(gòu)性質(zhì)及制備方法
1.3.2 ZrO_2基體材料性能的簡介
1.3.3 ZrO_2/ZrW_2O_8陶瓷基復(fù)合材料的相關(guān)研究進(jìn)展
1.4 ZrO_2/ZrW_2O_8陶瓷基復(fù)合材料近零膨脹機(jī)制
1.4.1 第二相ZrW_2O_8負(fù)熱膨脹機(jī)理
1.4.2 ZrO_2/ZrW_2O_8陶瓷基復(fù)合材料熱膨脹機(jī)理和預(yù)測模型
1.5 本文主要研究內(nèi)容
第2章 實(shí)驗(yàn)材料與實(shí)驗(yàn)方法
2.1 實(shí)驗(yàn)原料
2.2 實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備
2.3 材料制備工藝
2.4 材料性能的表征
2.4.1 陶瓷基復(fù)合材料致密度的表征
2.4.2 物相成分分析
2.4.3 微觀組織形貌分析
2.4.4 熱膨脹性能的表征
2.4.5 力學(xué)性能表征
第3章 第二相ZrW_2O_8相變分解和固相合成的研究
3.1 引言
3.2 ZrW_2O_8共析分解相變的研究
3.2.1 ZrW_2O_8分解的化學(xué)熱力學(xué)分析
3.2.2 ZrW_2O_8失穩(wěn)分解區(qū)間的確定
3.2.3 ZrW_2O_8共析分解機(jī)理及抑制相變分解的方法
3.3 固相合成反應(yīng)制備ZrW_2O_8合成率的研究
3.3.1 固相合成反應(yīng)化學(xué)熱力學(xué)分析
3.3.2 冷卻方式與燒結(jié)溫度對ZrW_2O_8合成率的影響
3.4 本章小結(jié)
第4章 ZrO_2/ZrW_2O_8陶瓷基復(fù)合材料制備工藝與性能
4.1 引言
4.2 ZrO_2/ZrW_2O_8復(fù)合材料熱膨脹系數(shù)預(yù)測
4.3 熱壓燒結(jié)法(HP)制備ZrO_2/ZrW_2O_8陶瓷基復(fù)合材料的初步探索
4.3.1 熱壓燒結(jié)法的制備工藝
4.3.2 熱壓燒結(jié)ZrO_2/ZrW_2O_8陶瓷基復(fù)合材料的性能表征
4.4 常壓燒結(jié)法(S)制備ZrO_2/ZrW_2O_8陶瓷基復(fù)合材料
4.4.1 常壓燒結(jié)法的制備工藝
4.4.2 常壓燒結(jié)ZrO_2/ZrW_2O_8陶瓷基復(fù)合材料的性能表征
4.5 熱壓燒結(jié)與常壓燒結(jié)制備ZrO_2/ZrW_2O_8復(fù)合材料的性能對比及展望
4.6 ZrO_2/ZrW_2O_8陶瓷基復(fù)合材料的尺寸效應(yīng)
4.6.1 試樣尺寸與熱膨脹系數(shù)的關(guān)系
4.6.2 試樣尺寸與熱應(yīng)力的關(guān)系
4.7 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文及其它成果
致謝
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]基于ZrW2O8粉體的可控?zé)崤蛎洀?fù)合材料的研究進(jìn)展[J]. 吳日民,居相文,程曉農(nóng),楊娟. 材料科學(xué)與工程學(xué)報(bào). 2015(06)
[2]Al2O3-TiO2系相關(guān)系與鈦酸鋁共析分解[J]. 高振昕. 耐火材料. 2015(03)
[3]鎢酸鋯制備與高壓下的相變研究[J]. 陳喜平,房雷鳴,孫光愛,彭放,陳波,賀端威,劉景. 高壓物理學(xué)報(bào). 2015(01)
[4]快速淬冷方式對高溫合成負(fù)膨脹ZrW2O8陶瓷材料的影響[J]. 向紹斌,肖秋國,張飛,彭美勛,申少華. 中國陶瓷. 2014(10)
[5]ZrO2/ZrW2O8復(fù)合材料的制備及其熱膨脹性能[J]. 郭向陽,程春曉. 洛陽理工學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2014(03)
[6]堇青石合成的研究進(jìn)展[J]. 張巍. 巖石礦物學(xué)雜志. 2014(04)
[7]堇青石陶瓷的應(yīng)用與制備進(jìn)展[J]. 趙月明,郭從盛,譚宏斌. 中國陶瓷. 2011(10)
[8]熱脹冷縮原理在響洪甸抽水蓄能電站#6機(jī)組A修中的運(yùn)用[J]. 王健. 江淮水利科技. 2011(04)
[9]脈沖激光沉積ZrW2O8薄膜的制備和性能[J]. 劉紅飛,張志萍,張偉,陳小兵,程曉農(nóng). 無機(jī)材料學(xué)報(bào). 2011(05)
[10]負(fù)熱膨脹材料的研究現(xiàn)狀及展望[J]. 刁志聰,林偉林. 中國鎢業(yè). 2010(02)
博士論文
[1]ZrB2-SiC基超高溫陶瓷材料熱沖擊失效行為的研究[D]. 劉國仟.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2010
碩士論文
[1]ZrW2O8/ZrSiO4近零膨脹復(fù)合材料的制備與表征[D]. 向紹斌.湖南科技大學(xué) 2014
[2]鋰輝石陶瓷的制備、表征及其抗熱震性能[D]. 李婷婷.武漢工程大學(xué) 2012
本文編號:3556794
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