二硼化鋯(ZrB2)作為一種重要的超高溫陶瓷材料,具有高熔點(3245℃),高硬度(23 GPa),高導電性及優(yōu)良的熱穩(wěn)定性等優(yōu)異性能,被廣泛用于超音速飛行器的熱保護系統、超燃沖壓發(fā)動機部件以及高溫電極和熔融金屬密封系統等領域。利用ZrB2-SiC復合粉體為原料制備的陶瓷涂層具有優(yōu)異的抗熱震、耐腐蝕和抗燒蝕性能,是C/C復合材料超高溫抗氧化涂層的理想候選材料之一。在ZrB2基體中添加SiC還可以改善陶瓷材料的燒結性能,擴大其應用領域。本研究采用優(yōu)化的碳熱還原工藝合成高純ZrB2粉體和ZrB2-SiC復合粉體;利用所得粉體為陶瓷原料,采用熱壓燒結法制備ZrB2-SiC復相陶瓷;采用一步還原工藝合成超細ZrB2-SiC復合粉體。本文以Zr02、H3BO3、炭黑為原料,對碳熱還原工藝進行優(yōu)化,研究了硼源含量、煅燒溫度、保溫時間對ZrB2粉體物相組成和顯微結構的影響;初步探討了ZrB2晶粒的生長過程。研究表明,ZrB2粉體的最佳合成工藝條件為:H3BO3過量80wt%,煅燒溫度1600℃,保溫時間90 min。由于煅燒過程中熔融態(tài)B203的存在,為碳熱還原反應提供了液相條件,ZrB2晶粒發(fā)生定...

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【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 選題背景
    1.2 二硼化鋯的晶體結構
    1.3 二硼化鋯材料的應用
    1.4 二硼化鋯基材料的研究進展
        1.4.1 二硼化鋯粉體
        1.4.2 二硼化鋯-碳化硅復合粉體
        1.4.3 二硼化鋯基陶瓷
    1.5 本文的研究目的、意義及內容
        1.5.1 研究目的及意義
        1.5.2 研究內容
第二章 實驗內容與方法
    2.1 實驗原料
    2.2 實驗設備
    2.3 實驗過程
        2.3.1 粉體的制備過程
        2.3.2 陶瓷的制備過程
    2.4 性能表征
        2.4.1 物相分析
        2.4.2 掃描電鏡分析
        2.4.3 透射電鏡分析
        2.4.4 粉體粒度測試
        2.4.5 熱重-差熱分析
        2.4.6 密度測試
        2.4.7 彎曲強度測試
        2.4.8 斷裂韌性測試
        2.4.9 硬度測試
第三章 碳熱還原法制備ZrB₂粉體
    3.1 試樣制備
    3.2 粉體處理
    3.3 熱力學分析
    3.4 H₃BO₃含量對ZrB₂粉體合成的影響
    3.5 煅燒制度對ZrB₂粉體合成的影響
        3.5.1 煅燒溫度對ZrB₂粉體合成的影響
        3.5.2 保溫時間對ZrB₂粉體合成的影響
    3.6 ZrB₂粉體的粒度分布及熱重-差熱分析
        3.6.1 粒度分布
        3.6.2 熱重-差熱分析
    3.7 ZrB₂晶粒的生長機理分析
    3.8 本章小結
第四章 碳熱還原法制備ZrB₂-SiC復合粉體
    4.1 試樣制備
    4.2 SiC含量對復合粉體合成的影響
        4.2.1 物相分析
        4.2.2 微觀形貌分析
        4.2.3 機理分析
    4.3 煅燒制度對復合粉體合成的影響
        4.3.1 煅燒溫度對復合粉體合成的影響
        4.3.2 保溫時間對復合粉體合成的影響
    4.4 ZrB₂-SiC復合粉體的粒度分布及熱重-差熱分析
        4.4.1 粒度分布
        4.4.2 熱重-差熱分析
    4.5 本章小結
第五章 ZrB₂-SiC復相陶瓷制備及性能研究
    5.1 原料預處理
    5.2 試樣制備
    5.3 B₄C含量對復相陶瓷致密度的影響
    5.4 SiC含量對復相陶瓷致密度的影響
    5.5 不同原料對復相陶瓷性能的影響
    5.6 本章小結
第六章 一步還原工藝制備超細ZrB₂-SiC復合粉體
    6.1 ZrO₂-B4C-C體系合成ZrB₂微粉研究
        6.1.1 熱力學分析
        6.1.2 B₄C含量對ZrB₂粉體合成的影響
        6.1.3 煅燒溫度對ZrB₂粉體合成的影響
    6.2 ZrO₂-B₄C-C-Si體系合成ZrB₂-SiC復合粉體研究
        6.2.1 試樣制備
        6.2.2 B₄C含量對復合粉體合成的影響
        6.2.3 煅燒溫度對復合粉體合成的影響
    6.3 ZrO₂-B₄C-C-SiO₂體系合成ZrB₂-SiC復合粉體研究
        6.3.1 B₄C含量對復合粉體合成的影響
        6.3.2 煅燒溫度對復合粉體合成的影響
    6.4 本章小結
第七章 結論與展望
    7.1 本文結論
    7.2 本文主要創(chuàng)新點
    7.3 展望
參考文獻
致謝
附錄Ⅰ: 攻讀碩士學位期間發(fā)表的論文及成果
學位論文評閱及答辯情況表



本文編號：3847403