SiBCN和SiBCN-Zr陶瓷前驱体的制备及其热解行为研究

发布时间：2021-08-26 04:40

　　超高温陶瓷具有优异的耐高温性能,已被广泛用于炭材料尤其是C/C复合材料的抗氧化和抗烧蚀改性。超高温陶瓷可分为单相陶瓷和多相陶瓷,其中单相陶瓷的抗氧化温度区间比较窄,只在局部温度对材料有保护作用,而多相陶瓷弥补了单相陶瓷的缺陷,各陶瓷之间具有协同抗氧化效应,提高了材料的热机械和热化学性能。因而多相陶瓷在C/C复合材料的抗氧化和抗烧蚀改性方面具有广阔的应用前景。然而,直接采用超高温多相陶瓷颗粒对C/C复合材料进行改性,很难解决陶瓷相在基体炭和炭纤维束内的分散均匀性问题,因而在很大程度上限制了各种陶瓷相之间协同抗氧化能力的充分发挥。采用多种单相陶瓷的前驱体溶液混合得到的多相陶瓷前驱体对C/C复合材料进行多次浸渍和裂解可以得到多相陶瓷改性C/C复合材料,但同样无法解决陶瓷前驱体的分相问题以及由此产生的分散不均的问题。因此,寻求一种可实现各组分均匀分散的多相陶瓷材料的制备方法显得尤为重要。本论文采用单一源前驱体法合成多相陶瓷前驱体,将多相陶瓷中的目标元素通过化学键形成单源大分子,从分子或原子尺度上对前驱体的结构和性能进行调控,最后通过高温裂解得到各组分均匀弥散的多相陶瓷,采用多种分析测试方法对前... 

【文章来源】：武汉科技大学湖北省

【文章页数】：75 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 文献综述
    1.1 炭炭(C/C)复合材料的特点
    1.2 C/C复合材料的性能改性
        1.2.1 表面涂层技术
        1.2.2 基体改性技术
    1.3 高温和超高温陶瓷在C/C复合材料中的应用
        1.3.1 碳化物陶瓷在C/C复合材料中的应用
        1.3.2 硼化物陶瓷在C/C复合材料中的应用
        1.3.3 氮化物陶瓷在C/C复合材料中的应用
        1.3.4 多相陶瓷在C/C复合材料中的应用
    1.4 多相陶瓷及前驱体的制备
        1.4.1 SiOC陶瓷
        1.4.2 SiBN陶瓷
        1.4.3 SiBC陶瓷
        1.4.4 SiBCN陶瓷
        1.4.5 SiBCN-M(M=Hf、Zr、Ta等)陶瓷
    1.5 课题背景及研究内容
        1.5.1 课题背景
        1.5.2 研究内容
第2章 实验与分析测试
    2.1 实验所用原料及试剂
    2.2 实验所用仪器设备
    2.3 实验方法
        2.3.1 实验前原料、溶剂及反应器的预处理
        2.3.2 SiBCN陶瓷前驱体的制备
        2.3.3 SiBCN-Zr陶瓷前驱体的制备
        2.3.4 前驱体的热解
    2.4 检测方法
        2.4.1 傅里叶红外变换光谱(FT-IR)分析
        2.4.2 X-射线光电子能谱(XPS)分析
        2.4.3 核磁分析
        2.4.4 X射线衍射(XRD)分析
        2.4.5 扫描电子显微镜/能谱(SEM/EDS)分析
        2.4.6 透射电子显微镜(TEM)分析
        2.4.7 热重-差热分析
        2.4.8 热重-质谱分析
        2.4.9 材料抗氧化性测试
第3章 SiBCN陶瓷前驱体的制备及其热解行为研究
    3.1 实验部分
        3.1.1 原料
        3.1.2 以PdB为硼源制备PSNB
        3.1.3 以BTC为硼源制备PBSZ
    3.2 结果与讨论
        3.2.1 PSNB的制备工艺及其热解行为探讨
        3.2.2 PBSZ的制备工艺及其热解行为探讨
    3.3 本章小结
第4章 SiBCN-Zr陶瓷前驱体的制备及热解行为研究
    4.1 实验部分
        4.1.1 原料
        4.1.2 以LPSNB为原料制备PSNB-Zr
        4.1.3 以LPBSZ为原料制备PBSZ-Zr
    4.2 结果与讨论
        4.2.1 PSNB-Zr的制备工艺及其热解行为探讨
        4.2.2 PBSZ-Zr的制备工艺及其热解行为探讨
    4.3 本章小结
第5章 结论与展望
    5.1 本文结论
    5.2 本论文创新之处
    5.3 研究展望
致谢
参考文献
附录1 攻读硕士学位期间发表的论文
附录2 攻读硕士学位期间参加的科研项目


【参考文献】：
期刊论文
[1]SiBCN陶瓷制备及性能研究进展[J]. 赵振宁,朱世步,李崇俊,张强,闫联生.  航天制造技术. 2018(05)
[2]C/C复合材料抗氧化性能研究进展[J]. 梅宗书,石成英,吴婉娥.  固体火箭技术. 2017(06)
[3]超高温材料的研究进展[J]. 杨路平,周长灵,王艳艳,姜凯,刘福田.  佛山陶瓷. 2017(10)
[4]HfB2-HfC-SiC改性C/C复合材料的超高温烧蚀性能研究[J]. 魏玺,李捷文,张伟刚.  装备环境工程. 2016(03)
[5]基体改性抗氧化碳材料的高温氧化性能研究[J]. 冯志海,张中伟.  装备环境工程. 2016(03)
[6]高性能C/C复合材料制备工艺研究[J]. 杨芳红,綦育仕,王艳艳,周长灵,姜凯.  现代技术陶瓷. 2016(03)
[7]不同硼含量的陶瓷前驱体聚硼硅氮烷结构与性能的研究[J]. 滕雅娣,黄鑫龙.  功能材料. 2016(05)
[8]等离子喷涂技术制备C/C复合材料抗氧化涂层的原理、现状及研究进展[J]. 刘菲.  化工新型材料. 2016(01)
[9]ZrC改性C/C-SiC复合材料的力学和抗烧蚀性能[J]. 王玲玲,嵇阿琳,崔红,闫联生,张强.  复合材料学报. 2016(02)
[10]超高温陶瓷复合材料的研究进展[J]. 张幸红,胡平,韩杰才,孟松鹤,杜善义.  科学通报. 2015(03)

博士论文
[1]Si-B-C陶瓷自愈合改性CMC-SiC的机理与性能[D]. 左新章.西北工业大学 2015

硕士论文
[1]机械合金化SiBN粉末及陶瓷的组织结构与性能[D]. 廖兴祺.哈尔滨工业大学 2016
[2]原位反应法制备Cf/ZrB2-ZrC-SiC复合材料及性能研究[D]. 马妍.济南大学 2014



本文编号：3363565