冰模法制备SiBCN（Zr）梯度多孔陶瓷及其双连续复合材料的制备与性能研究
发布时间：2021-11-24 14:57
本文首先探索配制稳定且流动性好的SiBCN（Zr）陶瓷浆料的工艺参数,接着采用冰模板成型-无压烧结的工艺方法制备得到不同冷冻温度以及不同初始固相含量的SiBCN（Zr）梯度多孔陶瓷,研究了冷冻温度以固相含量对SiBCN（Zr）多孔陶瓷的孔结构、孔隙率及力学性能的影响。并进一步优化冷冻及烧结工艺参数,制备出具有梯度孔结构、力学性能较好的SiBCN（Zr）多孔陶瓷。以SiBCN多孔陶瓷为预制体,采用无压浸渗工艺制备了Cu/SiBCN双连续复合材料,研究了固相含量对复合材料的组织结构及力学性能的影响,并分析了金属-陶瓷的界面结合状况。优选综合性能最佳的Cu/SiBCN双连续复合材料进行烧蚀试验,分析了复合材料的烧蚀行为及机理。通过机械合金化方法制备的SiBCN及SiBCNZr非晶粉体原料得到充分细化并实现非晶化。通过测试SiBCN及SiBCNZr浆料的沉降速率、粘度及Zeta电位,确定了能够保证两种陶瓷浆料稳定性、流动性俱佳的工艺参数:SiBCN与SiBCNZr浆料的分散剂PAA含量分别为0.3 wt.%和1.5 wt.%,两种浆料的pH值分别为7和10左右。通过冰模法-无压烧结制备的不同冷...
【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】：116 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
尖锐鼻锥与环境热量传递示意图
过调整转速及转速比控制，其能量输出可调性使其可以较精确地合成多种金化合物。材料在球磨介质的机械作用下，反复产生冷焊合及粉碎过程，最后成径均匀的超细粉末，通过此方法可以制备出非晶态，过饱和固溶体等亚稳态物ang[11]等人于 2007 年采用硅粉、石墨粉和 h-BN 粉为原料利用机械合金化法制-B-C-N 粉末并通过热压烧结获得了 Si-B-C-N 陶瓷。其工艺程如图 1-2 所示。
当球料比大于或等于 20:1 时，制备的粉末能实现较好的非晶化，如图1-3 (a)。机械合金化法制备的非晶态粉末在热压烧结时都会发生不同程度结晶，XRD 衍射结果见图 1-3 (b)，随烧结温度升高 β-SiC 与 -SiC 的衍射峰陆续出现，当烧结温度为 1800℃和 1900℃时，材料的物相保持稳定，主要由 -SiC、β-SiC 和BN(C)构成。在张鹏飞[26]指出在 1900℃/80 MPa/30 min/8 bar N2条件下的热压烧结过程中，非晶态 2Si-B-3C-N 粉末的起始晶化温度约为 1485℃，得到的 SiBCN 陶瓷由分布均匀的等轴状 β-SiC、 -SiC 和 BN(C)构成，具有相对较高的致密度、弯曲强度和断裂韧性，热压烧结制备的 2Si-B-3C-N 复相陶瓷具有优异的高温组织稳定性。图 1-3 (a) 采用不同球料质量比所制备 2Si-B-3C-N 粉末的 XRD 谱；(b) Si-B-C-N
【参考文献】：
期刊论文
[1]自发汗冷却材料的研究现状[J]. 王力,张保红,林冰涛,唐亮亮,邝用庚. 宇航材料工艺. 2013(03)
[2]用冰模板法制备羟基磷灰石多孔陶瓷[J]. 张妍,周科朝,张晓泳,张斗. 材料研究学报. 2011(03)
[3]新型SiC/SiBCN复合陶瓷的析晶性能[J]. 于涛,李亚静,李松,张跃. 人工晶体学报. 2010(06)
[4]Gr/Al防热材料的传热特性[J]. 武高辉,刘祥,陈苏,武练梅,白雪. 宇航材料工艺. 2010(01)
[5]TiC/Cu金属陶瓷复合材料的研究[J]. 王铁军,熊宁,秦思贵,刘国辉. 兵器材料科学与工程. 2006(05)
[6]热防护用发汗冷却技术的研究进展（Ⅰ）──冷却方式分类、发汗冷却材料及其基本理论模型[J]. 洪长青,张幸红,韩杰才,张贺新. 宇航材料工艺. 2005(06)
博士论文
[1]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]Si-B-C-N-Zr机械合金化粉末及陶瓷的组织结构与性能[D]. 胡成川.哈尔滨工业大学 2013
[2]仿珍珠层结构Al2O3/环氧树脂复合材料制备与性能研究[D]. 张胜男.哈尔滨工业大学 2012
本文编号：3516204
【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】：116 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
尖锐鼻锥与环境热量传递示意图
过调整转速及转速比控制，其能量输出可调性使其可以较精确地合成多种金化合物。材料在球磨介质的机械作用下，反复产生冷焊合及粉碎过程，最后成径均匀的超细粉末，通过此方法可以制备出非晶态，过饱和固溶体等亚稳态物ang[11]等人于 2007 年采用硅粉、石墨粉和 h-BN 粉为原料利用机械合金化法制-B-C-N 粉末并通过热压烧结获得了 Si-B-C-N 陶瓷。其工艺程如图 1-2 所示。
当球料比大于或等于 20:1 时，制备的粉末能实现较好的非晶化，如图1-3 (a)。机械合金化法制备的非晶态粉末在热压烧结时都会发生不同程度结晶，XRD 衍射结果见图 1-3 (b)，随烧结温度升高 β-SiC 与 -SiC 的衍射峰陆续出现，当烧结温度为 1800℃和 1900℃时，材料的物相保持稳定，主要由 -SiC、β-SiC 和BN(C)构成。在张鹏飞[26]指出在 1900℃/80 MPa/30 min/8 bar N2条件下的热压烧结过程中，非晶态 2Si-B-3C-N 粉末的起始晶化温度约为 1485℃，得到的 SiBCN 陶瓷由分布均匀的等轴状 β-SiC、 -SiC 和 BN(C)构成，具有相对较高的致密度、弯曲强度和断裂韧性，热压烧结制备的 2Si-B-3C-N 复相陶瓷具有优异的高温组织稳定性。图 1-3 (a) 采用不同球料质量比所制备 2Si-B-3C-N 粉末的 XRD 谱；(b) Si-B-C-N
【参考文献】：
期刊论文
[1]自发汗冷却材料的研究现状[J]. 王力,张保红,林冰涛,唐亮亮,邝用庚. 宇航材料工艺. 2013(03)
[2]用冰模板法制备羟基磷灰石多孔陶瓷[J]. 张妍,周科朝,张晓泳,张斗. 材料研究学报. 2011(03)
[3]新型SiC/SiBCN复合陶瓷的析晶性能[J]. 于涛,李亚静,李松,张跃. 人工晶体学报. 2010(06)
[4]Gr/Al防热材料的传热特性[J]. 武高辉,刘祥,陈苏,武练梅,白雪. 宇航材料工艺. 2010(01)
[5]TiC/Cu金属陶瓷复合材料的研究[J]. 王铁军,熊宁,秦思贵,刘国辉. 兵器材料科学与工程. 2006(05)
[6]热防护用发汗冷却技术的研究进展（Ⅰ）──冷却方式分类、发汗冷却材料及其基本理论模型[J]. 洪长青,张幸红,韩杰才,张贺新. 宇航材料工艺. 2005(06)
博士论文
[1]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]Si-B-C-N-Zr机械合金化粉末及陶瓷的组织结构与性能[D]. 胡成川.哈尔滨工业大学 2013
[2]仿珍珠层结构Al2O3/环氧树脂复合材料制备与性能研究[D]. 张胜男.哈尔滨工业大学 2012
本文编号：3516204
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