SiBCN非晶陶瓷析晶动力学及高温氧化行为
发布时间：2021-01-29 07:41
航空航天飞行器面临着高温高压燃气流冲刷、烧蚀、氧化、热震等极端服役环境,对材料的制造工艺、使用性能有着极其苛刻的要求。因此,研发对具有承载、质轻、高强韧、耐高温、抗氧化、抗热震、耐烧蚀和高可靠性等优异性能的高温结构材料或结构/功能一体化材料有着非常迫切的需求。SiBCN系陶瓷材料是上世纪90年代中期才公开报道的一种新型陶瓷材料,这种材料相比于其它常见尖端部位热防护材料在高温下表现出了更为优异的性能,如具有非氧化物陶瓷中最低的氧化系数、热膨胀系数低、高温黏度大、高温力学性能优越等特点。前驱体裂解法是制备SiBCN系陶瓷材料的主要制备方法,该方法可获得高纯度、组织结构均匀的陶瓷材料,但无法制备高致密大尺寸陶瓷构件。基于机械合金化的无机法结合烧结技术可以制备出组织结构相对均匀、综合性能优异的SiBCN非晶、纳米晶块体陶瓷。但是,该方法制备SiBCN系陶瓷材料仍存在一些问题亟需解决。例如,SiBCN非晶陶瓷粉体及非晶块体陶瓷的析晶动力学尚未系统展开;析晶行为对该体系块体陶瓷微观组织结构、力学性能及高温抗氧化行为的影响有待进一步研究。针对存在的问题,本文采用机械合金化制备不同成分SiBCN非晶陶...
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：199 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
前驱体种类及前驱体陶瓷化转变示意图
[80-82]。图1-3 基于机械合金化的无机法结合烧结技术制备MA-SiBCN陶瓷的工艺流程图[83]Fig. 1-3 Schematic showing the prepration process of MA-SiBCN ceramics[83]
图 1-4 PDCs-SiBCN 陶瓷的计算相图：B 含量为 15 at.%，氮气压 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]前驱体裂解法和机械合金化结合烧结技术制备的 SiBCN 纳米晶块体陶瓷均有一个共同的结构特征，即纳米 SiC 或 SiC/Si3N4相均匀分布在湍层 BN(C)相周围，形成了独特的胶囊状壳核结构，这种组织结构是常规制备方法所没有的。部分研究者认为这种独特的微观组织结构，是该系陶瓷具有优越高温热稳定性和抗氧化性能的内在原因[43-45]。1.3.1 PDCs-SiBCN 陶瓷微观组织结构经过前驱体合成、低温蒸馏固化、陶瓷生坯温压成型和高温裂解后即可得到无定形态的 PDCs-SiBCN 陶瓷[89]。例如，采用聚硼硅氮烷作为前驱体制备的 PDCs-SiBCN 陶瓷：首先利用全氢聚硅氮烷和硼酸三甲酯通过硼氢化反应合成前驱体，接着在氨气气氛中进行氨解得到含有少数官能团的陶瓷；在更高的温度下等温处理，如 1100oC，剩余的大部分氢分解挥发，从而得到含有 Si、
【参考文献】：
期刊论文
[1]金属塑料的研究进展[J]. 张博,汪卫华. 物理学报. 2017(17)
[2]X-43A高超音速飞行器C/C热防护涂层结构分析[J]. 李崇俊. 高科技纤维与应用. 2015(04)
[3]高超音速飞行器气动热研究进展[J]. 陈雄昕,刘卫华,罗智胜,赵宏韬,冯诗愚. 航空兵器. 2014(06)
[4]非晶态物质的本质和特性[J]. 汪卫华. 物理学进展. 2013(05)
[5]超高温陶瓷材料抗热冲击性能及抗氧化性能研究[J]. 张幸红,胡平,韩杰才,杜善义. 中国材料进展. 2011(01)
[6]SiC陶瓷在航天器高温结构件研制中的应用[J]. 陈明和,傅桂龙,张中元,徐洁,葛国华,张中光. 南京航空航天大学学报. 2000(02)
[7](Fe0.1Co0.55Ni0.3578Si8B14金属玻璃的晶化过程及压力的影响（Ⅱ）——晶化温度和晶化激活能[J]. 沈中毅,殷岫君,张云,洪景新,何寿安,储少岩. 物理学报. 1985(10)
[8](Fe0.1Co0.55Ni0.35)78Si8B14金属玻璃的晶化过程及压力的影响（Ⅰ） 晶化时的相析出过程[J]. 沈中毅,张云,殷岫君,何寿安,吴谦,吴自勤. 物理学报. 1983(09)
博士论文
[1]高压烧结Si2BC3N非晶陶瓷的晶化和高温氧化机制[D]. 梁斌.哈尔滨工业大学 2017
[2]机械合金化2Si-B-3C-N陶瓷的热压烧结行为与高温性能研究[D]. 张鹏飞.哈尔滨工业大学 2013
硕士论文
[1]MA SiBCN陶瓷的高温氧化规律与机理[D]. 洪于喆.哈尔滨工业大学 2013
本文编号：3006534
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：199 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
前驱体种类及前驱体陶瓷化转变示意图
[80-82]。图1-3 基于机械合金化的无机法结合烧结技术制备MA-SiBCN陶瓷的工艺流程图[83]Fig. 1-3 Schematic showing the prepration process of MA-SiBCN ceramics[83]
图 1-4 PDCs-SiBCN 陶瓷的计算相图：B 含量为 15 at.%，氮气压 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]前驱体裂解法和机械合金化结合烧结技术制备的 SiBCN 纳米晶块体陶瓷均有一个共同的结构特征，即纳米 SiC 或 SiC/Si3N4相均匀分布在湍层 BN(C)相周围，形成了独特的胶囊状壳核结构，这种组织结构是常规制备方法所没有的。部分研究者认为这种独特的微观组织结构，是该系陶瓷具有优越高温热稳定性和抗氧化性能的内在原因[43-45]。1.3.1 PDCs-SiBCN 陶瓷微观组织结构经过前驱体合成、低温蒸馏固化、陶瓷生坯温压成型和高温裂解后即可得到无定形态的 PDCs-SiBCN 陶瓷[89]。例如，采用聚硼硅氮烷作为前驱体制备的 PDCs-SiBCN 陶瓷：首先利用全氢聚硅氮烷和硼酸三甲酯通过硼氢化反应合成前驱体，接着在氨气气氛中进行氨解得到含有少数官能团的陶瓷；在更高的温度下等温处理，如 1100oC，剩余的大部分氢分解挥发，从而得到含有 Si、
【参考文献】：
期刊论文
[1]金属塑料的研究进展[J]. 张博,汪卫华. 物理学报. 2017(17)
[2]X-43A高超音速飞行器C/C热防护涂层结构分析[J]. 李崇俊. 高科技纤维与应用. 2015(04)
[3]高超音速飞行器气动热研究进展[J]. 陈雄昕,刘卫华,罗智胜,赵宏韬,冯诗愚. 航空兵器. 2014(06)
[4]非晶态物质的本质和特性[J]. 汪卫华. 物理学进展. 2013(05)
[5]超高温陶瓷材料抗热冲击性能及抗氧化性能研究[J]. 张幸红,胡平,韩杰才,杜善义. 中国材料进展. 2011(01)
[6]SiC陶瓷在航天器高温结构件研制中的应用[J]. 陈明和,傅桂龙,张中元,徐洁,葛国华,张中光. 南京航空航天大学学报. 2000(02)
[7](Fe0.1Co0.55Ni0.3578Si8B14金属玻璃的晶化过程及压力的影响（Ⅱ）——晶化温度和晶化激活能[J]. 沈中毅,殷岫君,张云,洪景新,何寿安,储少岩. 物理学报. 1985(10)
[8](Fe0.1Co0.55Ni0.35)78Si8B14金属玻璃的晶化过程及压力的影响（Ⅰ） 晶化时的相析出过程[J]. 沈中毅,张云,殷岫君,何寿安,吴谦,吴自勤. 物理学报. 1983(09)
博士论文
[1]高压烧结Si2BC3N非晶陶瓷的晶化和高温氧化机制[D]. 梁斌.哈尔滨工业大学 2017
[2]机械合金化2Si-B-3C-N陶瓷的热压烧结行为与高温性能研究[D]. 张鹏飞.哈尔滨工业大学 2013
硕士论文
[1]MA SiBCN陶瓷的高温氧化规律与机理[D]. 洪于喆.哈尔滨工业大学 2013
本文编号：3006534
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