近零膨胀ZrO 2 /ZrW 2 O 8 陶瓷基复合材料的制备与性能表征

发布时间：2021-12-29 20:08

　　随着航空航天技术的发展,对陶瓷材料的结构稳定性和安全可靠性的要求越来越高。结构陶瓷材料由于具有较高的热膨胀系数,在经历大的温度梯度时会产生热应力,对材料的结构造成损伤,降低了材料的抗热震性和抗氧化烧蚀性。因此,在结构陶瓷材料基体中添加具有各向同性负热膨胀ZrW₂O₈材料以降低结构陶瓷的热膨胀系数,减小热应力,成为改善结构陶瓷抗热震性能的有效途径。论文以力学性能优异的ZrO₂作为基体材料,与第二相各向同性负热膨胀ZrW₂O₈复合,制备近零膨胀ZrO2/ZrW2O8陶瓷基复合材料,通过性能的表征与分析优选合适的制备工艺,并对影响材料性能的尺寸效应进行了相应的分析。为了掌握各向同性负热膨胀ZrW₂O₈材料的性质,本文首先对第二相ZrW2O8材料的相变分解和固相合成进行研究。热力学计算表明ZrW2O8在常温下具有自发分解的趋势;通过选取不同的温度点加热单相ZrW₂O₈试样,对冷却后的试样成分进行检测... 

【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】：95 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题背景及研究的目的和意义
    1.2 各向异性近零膨胀陶瓷材料
        1.2.1 堇青石陶瓷
        1.2.2 钛酸铝陶瓷
        1.2.3 熔融石英陶瓷
        1.2.4 锂质陶瓷
    1.3 各向同性ZrO_2/ZrW_2O_8陶瓷基复合材料的研究现状
        1.3.1 各向同性负热膨胀ZrW_2O_8结构性质及制备方法
        1.3.2 ZrO_2基体材料性能的简介
        1.3.3 ZrO_2/ZrW_2O_8陶瓷基复合材料的相关研究进展
    1.4 ZrO_2/ZrW_2O_8陶瓷基复合材料近零膨胀机制
        1.4.1 第二相ZrW_2O_8负热膨胀机理
        1.4.2 ZrO_2/ZrW_2O_8陶瓷基复合材料热膨胀机理和预测模型
    1.5 本文主要研究内容
第2章 实验材料与实验方法
    2.1 实验原料
    2.2 实验仪器设备
    2.3 材料制备工艺
    2.4 材料性能的表征
        2.4.1 陶瓷基复合材料致密度的表征
        2.4.2 物相成分分析
        2.4.3 微观组织形貌分析
        2.4.4 热膨胀性能的表征
        2.4.5 力学性能表征
第3章 第二相ZrW_2O_8相变分解和固相合成的研究
    3.1 引言
    3.2 ZrW_2O_8共析分解相变的研究
        3.2.1 ZrW_2O_8分解的化学热力学分析
        3.2.2 ZrW_2O_8失稳分解区间的确定
        3.2.3 ZrW_2O_8共析分解机理及抑制相变分解的方法
    3.3 固相合成反应制备ZrW_2O_8合成率的研究
        3.3.1 固相合成反应化学热力学分析
        3.3.2 冷却方式与烧结温度对ZrW_2O_8合成率的影响
    3.4 本章小结
第4章 ZrO_2/ZrW_2O_8陶瓷基复合材料制备工艺与性能
    4.1 引言
    4.2 ZrO_2/ZrW_2O_8复合材料热膨胀系数预测
    4.3 热压烧结法（HP）制备ZrO_2/ZrW_2O_8陶瓷基复合材料的初步探索
        4.3.1 热压烧结法的制备工艺
        4.3.2 热压烧结ZrO_2/ZrW_2O_8陶瓷基复合材料的性能表征
    4.4 常压烧结法（S）制备ZrO_2/ZrW_2O_8陶瓷基复合材料
        4.4.1 常压烧结法的制备工艺
        4.4.2 常压烧结ZrO_2/ZrW_2O_8陶瓷基复合材料的性能表征
    4.5 热压烧结与常压烧结制备ZrO_2/ZrW_2O_8复合材料的性能对比及展望
    4.6 ZrO_2/ZrW_2O_8陶瓷基复合材料的尺寸效应
        4.6.1 试样尺寸与热膨胀系数的关系
        4.6.2 试样尺寸与热应力的关系
    4.7 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]基于ZrW2O8粉体的可控热膨胀复合材料的研究进展[J]. 吴日民,居相文,程晓农,杨娟.  材料科学与工程学报. 2015(06)
[2]Al2O3-TiO2系相关系与钛酸铝共析分解[J]. 高振昕.  耐火材料. 2015(03)
[3]钨酸锆制备与高压下的相变研究[J]. 陈喜平,房雷鸣,孙光爱,彭放,陈波,贺端威,刘景.  高压物理学报. 2015(01)
[4]快速淬冷方式对高温合成负膨胀ZrW2O8陶瓷材料的影响[J]. 向绍斌,肖秋国,张飞,彭美勋,申少华.  中国陶瓷. 2014(10)
[5]ZrO2/ZrW2O8复合材料的制备及其热膨胀性能[J]. 郭向阳,程春晓.  洛阳理工学院学报(自然科学版). 2014(03)
[6]堇青石合成的研究进展[J]. 张巍.  岩石矿物学杂志. 2014(04)
[7]堇青石陶瓷的应用与制备进展[J]. 赵月明,郭从盛,谭宏斌.  中国陶瓷. 2011(10)
[8]热胀冷缩原理在响洪甸抽水蓄能电站#6机组A修中的运用[J]. 王健.  江淮水利科技. 2011(04)
[9]脉冲激光沉积ZrW2O8薄膜的制备和性能[J]. 刘红飞,张志萍,张伟,陈小兵,程晓农.  无机材料学报. 2011(05)
[10]负热膨胀材料的研究现状及展望[J]. 刁志聪,林伟林.  中国钨业. 2010(02)

博士论文
[1]ZrB2-SiC基超高温陶瓷材料热冲击失效行为的研究[D]. 刘国仟.哈尔滨工业大学 2010

硕士论文
[1]ZrW2O8/ZrSiO4近零膨胀复合材料的制备与表征[D]. 向绍斌.湖南科技大学 2014
[2]锂辉石陶瓷的制备、表征及其抗热震性能[D]. 李婷婷.武汉工程大学 2012



本文编号：3556794