石墨烯纳米片复合碳化硅陶瓷的制备及性能研究

发布时间：2022-10-29 16:37

　　SiC（碳化硅）陶瓷在恶劣环境中依旧保持优异的热稳定性、耐腐蚀性、导热性和耐磨性,可作为热交换器、热辐射管、电偶保护管、柱塞等广泛应用于冶金、电力、机械等工业领域。当SiC陶瓷用于制造热交换器、热辐射管等,高导热性是一重要指标,以保证系统高传热效率、低的热震损伤等;此外,SiC作为典型耐磨结构件也在工业领域中得到普遍应用。进一步提高碳化硅陶瓷导热率及耐磨性等性能,对其在工业领域的应用具有重要的现实意义。近年来,新兴的二维纳米材料石墨烯显示出极为优异的电、热、力等性能,而随着石墨烯的开发进展,成本的大幅降低使其应用于工程陶瓷的可行性大幅提高。因此,本研究通过将一定量工业级的石墨烯纳米片（GNPs）引入的碳化硅陶瓷中,研究GNPs含量,混合方式等工艺因素其对其微观结构、导热性和力学性能的影响规律。以α-SiC微粉为主料,优化Al₂O₃与Y₂O₃的比例使其在高温下生成液相钇铝石榴石(YAG:Y₃Al₅O₁₂),利用液相烧结,调整GNPs的体... 

【文章页数】：74 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 碳化硅陶瓷
        1.2.1 碳化硅的性质
        1.2.2 碳化硅陶瓷的烧结
    1.3 石墨烯纳米片及其复合材料研究进展
        1.3.1 石墨烯纳米片的制备方法
        1.3.2 石墨烯纳米片复合材料研究进展
    1.4 课题研究目的及研究内容
        1.4.1 研究目的
        1.4.2 研究内容
第二章 实验材料及研究方法
    2.1 技术路线
    2.2 实验原料
    2.3 实验仪器
    2.4 GNPs/SiC陶瓷材料的制备
        2.4.1 混料
        2.4.2 预压成型
        2.4.3 热压烧结
        2.4.4 切割打磨
    2.5 材料微观结构表征
        2.5.1 物相分析
        2.5.2 拉曼光谱
        2.5.3 微观形貌
        2.5.4 能谱分析
    2.6 材料性能检测及表征
        2.6.1 体积密度及相对密度测定
        2.6.2 维氏硬度测定
        2.6.3 断裂韧性测定
        2.6.4 弯曲强度测定
        2.6.5 热导率测试
        2.6.6 摩擦磨损性能测试
第三章 由高能球磨混料制备的GNPs/SiC陶瓷材料性能研究
    3.1 GNPs的表征
    3.2 GNPs/SiC陶瓷材料的组织结构
    3.3 GNPs/SiC陶瓷材料的致密度
    3.4 GNPs/SiC陶瓷材料力学性能
        3.4.1 显微硬度
        3.4.2 断裂韧性
    3.5 GNPs/SiC陶瓷材料导热性能
    3.6 本章小结
第四章 由普通机械球磨混料制备的GNPs/SiC陶瓷材料性能研究
    4.1 GNPs/SiC陶瓷材料的组织结构
    4.2 GNPs/SiC陶瓷材料的致密度
    4.3 GNPs/SiC陶瓷材料力学性能
        4.3.1 显微硬度
        4.3.2 断裂韧性
        4.3.3 弯曲强度
    4.4 GNPs/SiC陶瓷材料导热性能
    4.5 本章小结
第五章 GNPs/SiC陶瓷材料摩擦磨损性能研究
    5.1 GNPs/SiC陶瓷材料与Al_2O_3 对磨
    5.2 GNPs/SiC陶瓷材料与SiC对磨
    5.3 GNPs/SiC陶瓷材料与Si_3N_4 对磨
    5.4 GNPs/SiC陶瓷材料与GCr15 钢对磨
    5.5 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士期间取得的研究成果
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]碳化硅陶瓷性能及研究进展[J]. 肖星火.  当代化工研究. 2017(10)
[2]碳化硅陶瓷液相烧结时的液相生成过程[J]. 梁汉琴,姚秀敏,黄政仁,刘学建.  机械工程材料. 2015(02)
[3]Y2O3-MgO-Al2O3烧结助剂对SiC陶瓷烧结和导热性能的影响[J]. 戴斌,郜玉含,周洪庆.  电子元件与材料. 2013(05)
[4]液相烧结SiC陶瓷性能的研究[J]. 郜玉含,李晓云,丘泰.  压电与声光. 2011(02)
[5]英达感应式锌锅电控原理与应用分析[J]. 张文欣.  中国高新技术企业. 2010(03)
[6]液相烧结SiC陶瓷的研究进展[J]. 毛小东,沈卫平,白玲.  材料导报. 2008(S1)
[7]无压烧结碳化硅研究进展[J]. 王静,张玉军,龚红宇.  陶瓷. 2008(04)
[8]大功率可拆式热镀锌电炉及其运行实践[J]. 王学仙.  中国有色冶金. 2007(01)
[9]烧结助剂对SiC液相烧结行为的影响[J]. 周伟,蔡智慧,曾军,陈小君,黄前军,兰琳,陈立富.  厦门大学学报(自然科学版). 2006(04)
[10]箱式电阻炉炉衬结构的改进[J]. 张保议,于宽,孙清洲.  金属热处理. 2001(09)

博士论文
[1]高热导率SiC陶瓷材料制备及应用研究[D]. 李其松.山东大学 2016
[2]氮化铝陶瓷及其表面金属化研究[D]. 刘志平.天津大学 2008

硕士论文
[1]无压烧结制备SiC基复合陶瓷材料及管材研究[D]. 唐春柳.哈尔滨工业大学 2012
[2]大功率（电加热）热浸镀锌炉设计研究[D]. 陈卫波.浙江大学 2011



本文编号：3698047