高超聲速飛行器在服役過程中面臨高熱流、強熱震以及強震動等極端的環(huán)境條件,因此必須對飛行器進行有效的熱防護。然而目前應(yīng)用的航天隔熱材料和熱密封材料如SiO₂、Al₂O₃、ZrO₂以及莫來石均存在抗損傷能力差、加工困難和高溫燒結(jié)的問題,難以滿足高超聲速飛行器對隔熱材料和熱密封材料的性能需求,因此發(fā)展抗損傷、低熱導(dǎo)率的新型隔熱材料和熱密封材料具有十分重要的意義。本論文圍繞抗損傷、易加工和低熱導(dǎo)率的隔熱材料和熱密封材料的制備及其性能研究來開展工作。采用化學(xué)沉淀加高溫煅燒的方法制備出純相ZrP₂O₇和β-Zr₂O（PO₄）₂粉末,并利用MgO粉末作為燒結(jié)助劑,通過分析燒結(jié)過程中的動力學(xué)曲線優(yōu)化燒結(jié)工藝參數(shù),成功制備出致密度為96%的ZrP₂O₇和β-Zr₂O（PO₄）₂塊體。對制備出的ZrP<... 

【文章來源】：中國地質(zhì)大學(xué)(北京)北京市 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：163 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 引言
    1.1 選題背景
    1.2 隔熱/熱密封材料概述
        1.2.1 大面積隔熱材料
        1.2.2 熱密封陶瓷材料
        1.2.3 環(huán)境障/熱障涂層材料
    1.3 隔熱/熱密封材料發(fā)展現(xiàn)狀
        1.3.1 大面積隔熱材料發(fā)展現(xiàn)狀
        1.3.2 熱密封陶瓷材料發(fā)展現(xiàn)狀
        1.3.3 環(huán)境障/熱障涂層材料發(fā)展現(xiàn)狀
    1.4 本文主要研究內(nèi)容
第2章 實驗方法與設(shè)備
    2.1 實驗原料及設(shè)備
        2.1.1 實驗原料
        2.1.2 實驗設(shè)備
    2.2 樣品的制備
        2.2.1 ZrP_2O_7粉末和β-Zr_2O(PO_4)_2粉末的合成
        2.2.2 ZrP_2O_7塊體和β-Zr_2O(PO_4)_2塊體的制備
        2.2.3 多孔ZrP_2O_7陶瓷的制備
        2.2.4 (TiZrHf)P_2O_7粉末的合成與燒結(jié)
        2.2.5 (Y_(1/3)Yb_(1/3)Er_(1/3))_3TaO_7、(Y_(1/3)Yb_(1/3)Er_(1/3))_3NbO_7和(Sm_(1/6)Eu_(1/6)Y_(1/6)Yb_(1/6)Lu_(1/6)Er_(1/6))_3(Nb_(1/2)Ta_(1/2))O_7粉末的合成
        2.2.6 (La_(0.2)Ce_(0.2)Nd_(0.2)Sm_(0.2)Eu_(0.2))PO_4粉末的合成
        2.2.7 (La_(0.2)Ce_(0.2)Nd_(0.2)Sm_(0.2)Eu_(0.2))_2Zr_2O_7粉末的合成
        2.2.8 (Y_(0.2)Nd_(0.2)Sm_(0.2)Eu_(0.2)Er_(0.2))AlO_3粉末的合成
        2.2.9 高熵稀土氧化物塊體的制備
    2.3 樣品的表征
        2.3.1 物相組成
        2.3.2 微觀形貌
        2.3.3 密度和致密度
        2.3.4 彈性模量
        2.3.5 維氏硬度
        2.3.6 力學(xué)強度
        2.3.7 可加工性
        2.3.8 熱膨脹系數(shù)
        2.3.9 熱導(dǎo)率
        2.3.10 抗熱震性能
        2.3.11 介電常數(shù)
        2.3.12 化學(xué)相容性
第3章 ZrP_2O_7粉末和β-Zr_2O(PO_4)_2粉末的合成和燒結(jié)
    3.1 引言
    3.2 ZrP_2O_7粉末和β-Zr_2O(PO_4)_2粉末的合成機理
    3.3 ZrP_2O_7粉末和β-Zr_2O(PO_4)_2粉末的表征
    3.4 ZrP_2O_7粉末和β-Zr_2O(PO_4)_2粉末的燒結(jié)
    3.5 小結(jié)
第4章 ZrP_2O_7陶瓷和β-Zr_2O(PO_4)_2陶瓷的力學(xué)性能
    4.1 引言
    4.2 ZrP_20_7的力學(xué)性能
        4.2.1 力學(xué)性能參數(shù)
        4.2.2 損傷容限
        4.2.3 可加工性
    4.3 β-Zr_2O(PO_4)_2陶瓷的力學(xué)性能
        4.3.1 力學(xué)性能參數(shù)
        4.3.2 損傷容限
        4.3.3 可加工性
        4.3.4 抗損傷機理
    4.4 小結(jié)
第5章 ZrP_2O_7陶瓷和β-Zr_2O(PO_4)_2陶瓷的熱學(xué)性能
    5.1 引言
    5.2 ZrP_2O_7的熱學(xué)性能
        5.2.1 熱膨脹系數(shù)
        5.2.2 熱導(dǎo)率
        5.2.3 熱穩(wěn)定性
    5.3 β-Zr_2O(PO_4)_2陶瓷的熱學(xué)性能
        5.3.1 熱膨脹系數(shù)
        5.3.2 熱導(dǎo)率
        5.3.3 抗熱震性能
    5.4 小結(jié)
第6章 ZrP_2O_7的抗燒結(jié)性能及其在多孔隔熱材料領(lǐng)域的應(yīng)用
    6.1 引言
    6.2 ZrP_2O_7粉末的抗燒結(jié)性能
    6.3 多孔ZrP_2O_7陶瓷的表征
        6.3.1 物相組成
        6.3.2 孔隙率與微觀形貌
        6.3.3 結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性
        6.3.4 力學(xué)性能
        6.3.5 熱導(dǎo)率
        6.3.6 介電性能
    6.4 多孔ZrP_2O_7陶瓷在隔熱材料領(lǐng)域的應(yīng)用
    6.5 小結(jié)
第7章 高熵固溶對TMP_2O_7陶瓷的熱穩(wěn)定性和熱導(dǎo)率的影響
    7.1 引言
    7.2 物相組成和微觀形貌
    7.3 熱穩(wěn)定性
    7.4 熱導(dǎo)率
    7.5 小結(jié)
第8章 高熵固溶對隔熱材料的性能影響
    8.1 引言
    8.2 高熵固溶對隔熱材料高溫相穩(wěn)定性的影響
        8.2.1 物相組成和微觀形貌
        8.2.2 高溫相穩(wěn)定性
    8.3 高熵固溶對隔熱材料熱導(dǎo)率的影響
        8.3.1 物相組成和微觀形貌
        8.3.2 熱導(dǎo)率
    8.4 高熵固溶對隔熱材料晶粒生長速率的影響
        8.4.1 物相組成和微觀形貌
        8.4.2 晶粒生長速率
    8.5 高熵固溶對隔熱材料熱膨脹系數(shù)的影響
        8.5.1 物相組成和微觀形貌
        8.5.2 熱膨脹系數(shù)
    8.6 小結(jié)
第9章 結(jié)論
    9.1 主要研究結(jié)果
    9.2 主要創(chuàng)新點
    9.3 展望
致謝
參考文獻
附錄
    個人簡歷
    在學(xué)期間發(fā)表的論文
    參加學(xué)術(shù)會議
    在學(xué)期間獲得榮譽及獎勵


【參考文獻】：
期刊論文
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[2](La0.2Ce0.2Nd0.2Sm0.2Eu0.2)2Zr2O7:A novel high-entropy ceramic with low thermal conductivity and sluggish grain growth rate[J]. Zifan Zhao,Huimin Xiang,Fu-Zhi Dai,Zhijian Peng,Yanchun Zhou.  Journal of Materials Science & Technology. 2019(11)
[3](TiZrHf)P2O7: An equimolar multicomponent or high entropy ceramic with good thermal stability and low thermal conductivity[J]. Zifan Zhao,Huimin Xiang,Fu-Zhi Dai,Zhijian Peng,Yanchun Zhou.  Journal of Materials Science & Technology. 2019(10)
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碩士論文
[1]磷酸鋁膠粘劑的制備及力學(xué)性能研究[D]. 陳曉龍.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2011



本文編號：3194462