發(fā)布時間：2024-05-19 23:04

　　SiBCN陶瓷因其優(yōu)異的組織穩(wěn)定性,抗高溫蠕變和抗氧化等性能而逐漸成為航天領(lǐng)域研究的熱點材料。但其在高溫條件下使用時性能仍有提高的空間和可能。在超高溫材料體系中,ZrB₂以其優(yōu)異的耐燒蝕、導(dǎo)電導(dǎo)熱及化學(xué)穩(wěn)定性等特點,在高超音速飛行器等極端環(huán)境下具有廣泛的應(yīng)用。但是ZrB₂顆粒的自擴(kuò)散系數(shù)低,共價鍵能高,因此致密化燒結(jié)比較困難。此外,抗氧化性差以及抗熱沖擊性能差也是限制ZrB₂應(yīng)用的主要原因。本課題針對上述問題,采用溶膠凝膠法引入第二相ZrB₂,通過放電等離子工藝對粉末進(jìn)行燒結(jié),將溶膠凝膠法合成超高溫第二相與放電等離子快速燒結(jié)(SPS)相結(jié)合制備ZrB₂/SiBCN復(fù)相陶瓷。采用X射線衍射、掃描電鏡、透射電鏡、熱重分析、力學(xué)性能測試、氧化性能測試、熱震及耐燒蝕性能測試等方法,研究了兩種不同溶膠凝膠方法引入第二相的反應(yīng)機(jī)理,物相組成及微觀結(jié)構(gòu),解釋了ZrB₂對復(fù)相陶瓷力、熱等性能的影響規(guī)律,分析并討論了ZrB₂/SiBCN復(fù)相陶瓷的抗氧化...

【文章頁數(shù)】：150 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 課題背景及研究目的和意義
        1.1.1 課題研究背景
        1.1.2 課題的研究目的和意義
    1.2 SiBCN陶瓷的組織結(jié)構(gòu)特征
        1.2.1 機(jī)械合金化-熱壓法制備塊體陶瓷
        1.2.2 SiBCN陶瓷的組織結(jié)構(gòu)特征
    1.3 SiBCN陶瓷的高溫穩(wěn)定性
        1.3.1 SiBCN陶瓷的熱穩(wěn)定性
        1.3.2 SiBCN系陶瓷的抗氧化性能
    1.4 第二相增強(qiáng)SiBCN復(fù)相陶瓷
    1.5 溶膠凝膠法引入ZrB₂陶瓷的研究現(xiàn)狀
        1.5.1 硼化鋯陶瓷的性能特點
        1.5.2 溶膠凝膠法制備ZrB₂的研究現(xiàn)狀
        1.5.3 溶膠凝膠工藝制備復(fù)相陶瓷
    1.6 碳纖維增強(qiáng)復(fù)相陶瓷
    1.7 本文的主要研究內(nèi)容
第2章 試驗材料及方法
    2.1 試驗原材料
        2.1.1 合成ZrB₂原料
        2.1.2 制備SiBCN的原材料
    2.2 ZrB₂/SiBCN陶瓷塊體的成分設(shè)計和樣品制備
        2.2.1 SiBCN粉末的球磨工藝設(shè)計
        2.2.2 溶膠凝膠法引入ZrB₂的工藝
        2.2.3 ZrB₂/SiBCN陶瓷的燒結(jié)工藝設(shè)計
    2.3 分析表征測試方法
        2.3.1 微觀組織結(jié)構(gòu)表征
        2.3.2 性能表征
第3章 Sol-gel引入ZrB₂至SiBCN陶瓷基體的制備與微觀組織結(jié)構(gòu)
    3.1 Sol-gel法引入與SiBCN基體反應(yīng)(SZ)機(jī)理與微觀組織結(jié)構(gòu)
        3.1.1 溶膠凝膠引入前驅(qū)體后的制備與基本反應(yīng)機(jī)理
        3.1.2 粉末壓力燒結(jié)后的微觀組織形貌
        3.1.3 反應(yīng)后的元素偏聚現(xiàn)象
    3.2 Sol-gel法引入未與SiBCN基體發(fā)生反應(yīng)(SZB)的微觀組織結(jié)構(gòu)
        3.2.1 溶膠凝膠法制備ZrB₂粉體
        3.2.2 引入ZrB₂至基體中的組織結(jié)構(gòu)及微觀形貌
    3.3 ZrB₂/SiBCN復(fù)相陶瓷的力學(xué)性能
    3.4 不同方式引入ZrB₂制備的SiBCN復(fù)相陶瓷的微觀組織比較
    3.5 小結(jié)
第4章 ZrB₂/SiBCN復(fù)相陶瓷的氧化行為與機(jī)制
    4.1 SZ體系復(fù)相陶瓷的氧化行為
        4.1.1 氧化溫度對陶瓷氧化行為的影響
        4.1.2 ZrB₂含量對氧化行為的影響
        4.1.3 SZ15陶瓷在 1500 ℃下的氧化動力學(xué)特征
    4.2 SZB15復(fù)相陶瓷的氧化行為
        4.2.1 氧化溫度的影響
        4.2.2 ZrB₂含量的影響
        4.2.3 SZB15在 1500℃下的氧化動力學(xué)特征
    4.3 ZrB₂/SiBCN復(fù)相陶瓷的抗氧化機(jī)理
        4.3.1 ZrB₂/SiBCN復(fù)相陶瓷的氧化熱力學(xué)計算
        4.3.2 ZrB₂/SiBCN復(fù)相陶瓷的氧化動力學(xué)計算
        4.3.3 ZrB₂/SiBCN復(fù)相陶瓷的氧化機(jī)理分析
    4.4 小結(jié)
第5章 ZrB₂/SiBCN復(fù)相陶瓷的抗熱震與耐燒蝕性能
    5.1 ZrB₂/SiBCN復(fù)合陶瓷的抗熱震性能
        5.1.1 熱擴(kuò)散系數(shù)與熱膨脹系數(shù)
        5.1.2 熱震后復(fù)相陶瓷的殘余強(qiáng)度
        5.1.3 熱震后復(fù)相陶瓷的微觀組織形貌
    5.2 ZrB₂/SiBCN復(fù)相陶瓷的燒蝕性能
        5.2.1 ZrB₂/SiBCN復(fù)合陶瓷的燒蝕率
        5.2.2 SZ15復(fù)相陶瓷的燒蝕的物相變化及形貌
        5.2.3 SZB15復(fù)相陶瓷燒蝕后的物相變化及形貌
    5.3 ZrB₂/SiBCN復(fù)相陶瓷的燒蝕機(jī)理探討
        5.3.1 ZrB₂/SiBCN復(fù)相陶瓷燒蝕過程中的熱力學(xué)
        5.3.2 ZrB₂/SiBCN復(fù)相陶瓷燒蝕過程中的動力學(xué)
        5.3.3 ZrB₂/SiBCN復(fù)相陶瓷的燒蝕機(jī)理
    5.4 SZ15與SZB15的抗熱震及耐燒蝕性能的綜合比較
    5.5 小結(jié)
第6章 C_f對ZrB₂/SiBCN復(fù)相陶瓷的抗熱震與耐燒蝕性能的影響
    6.1 前言
    6.2 C_f/ZrB₂/SiBCN復(fù)相陶瓷的制備工藝
    6.3 C_f增強(qiáng)ZrB₂/SiBCN復(fù)相陶瓷的微觀組織形貌的影響
    6.4 C_f對ZrB₂/SiBCN復(fù)合陶瓷的抗熱震性能的影響
    6.5 C_f對ZrB₂/SiBCN復(fù)合陶瓷的耐燒蝕性能的影響
    6.6 小結(jié)
結(jié)論
參考文獻(xiàn)
攻讀博士學(xué)位期間發(fā)表的論文及其它成果
致謝
個人簡歷



本文編號：3978584