ZrB 2 -SiC复合材料制备及性能研究
发布时间：2023-09-17 08:52
二硼化锆(ZrB2)作为一种重要的超高温陶瓷材料,具有高熔点(3245℃),高硬度(23 GPa),高导电性及优良的热稳定性等优异性能,被广泛用于超音速飞行器的热保护系统、超燃冲压发动机部件以及高温电极和熔融金属密封系统等领域。利用ZrB2-SiC复合粉体为原料制备的陶瓷涂层具有优异的抗热震、耐腐蚀和抗烧蚀性能,是C/C复合材料超高温抗氧化涂层的理想候选材料之一。在ZrB2基体中添加SiC还可以改善陶瓷材料的烧结性能,扩大其应用领域。本研究采用优化的碳热还原工艺合成高纯ZrB2粉体和ZrB2-SiC复合粉体;利用所得粉体为陶瓷原料,采用热压烧结法制备ZrB2-SiC复相陶瓷;采用一步还原工艺合成超细ZrB2-SiC复合粉体。本文以Zr02、H3BO3、炭黑为原料,对碳热还原工艺进行优化,研究了硼源含量、煅烧温度、保温时间对ZrB2粉体物相组成和显微结构的影响;初步探讨了ZrB2晶粒的生长过程。研究表明,ZrB2粉体的最佳合成工艺条件为:H3BO3过量80wt%,煅烧温度1600℃,保温时间90 min。由于煅烧过程中熔融态B203的存在,为碳热还原反应提供了液相条件,ZrB2晶粒发生定...
【文章页数】：91 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 选题背景
1.2 二硼化锆的晶体结构
1.3 二硼化锆材料的应用
1.4 二硼化锆基材料的研究进展
1.4.1 二硼化锆粉体
1.4.2 二硼化锆-碳化硅复合粉体
1.4.3 二硼化锆基陶瓷
1.5 本文的研究目的、意义及内容
1.5.1 研究目的及意义
1.5.2 研究内容
第二章 实验内容与方法
2.1 实验原料
2.2 实验设备
2.3 实验过程
2.3.1 粉体的制备过程
2.3.2 陶瓷的制备过程
2.4 性能表征
2.4.1 物相分析
2.4.2 扫描电镜分析
2.4.3 透射电镜分析
2.4.4 粉体粒度测试
2.4.5 热重-差热分析
2.4.6 密度测试
2.4.7 弯曲强度测试
2.4.8 断裂韧性测试
2.4.9 硬度测试
第三章 碳热还原法制备ZrB2粉体
3.1 试样制备
3.2 粉体处理
3.3 热力学分析
3.4 H3BO3含量对ZrB2粉体合成的影响
3.5 煅烧制度对ZrB2粉体合成的影响
3.5.1 煅烧温度对ZrB2粉体合成的影响
3.5.2 保温时间对ZrB2粉体合成的影响
3.6 ZrB2粉体的粒度分布及热重-差热分析
3.6.1 粒度分布
3.6.2 热重-差热分析
3.7 ZrB2晶粒的生长机理分析
3.8 本章小结
第四章 碳热还原法制备ZrB2-SiC复合粉体
4.1 试样制备
4.2 SiC含量对复合粉体合成的影响
4.2.1 物相分析
4.2.2 微观形貌分析
4.2.3 机理分析
4.3 煅烧制度对复合粉体合成的影响
4.3.1 煅烧温度对复合粉体合成的影响
4.3.2 保温时间对复合粉体合成的影响
4.4 ZrB2-SiC复合粉体的粒度分布及热重-差热分析
4.4.1 粒度分布
4.4.2 热重-差热分析
4.5 本章小结
第五章 ZrB2-SiC复相陶瓷制备及性能研究
5.1 原料预处理
5.2 试样制备
5.3 B4C含量对复相陶瓷致密度的影响
5.4 SiC含量对复相陶瓷致密度的影响
5.5 不同原料对复相陶瓷性能的影响
5.6 本章小结
第六章 一步还原工艺制备超细ZrB2-SiC复合粉体
6.1 ZrO2-B4C-C体系合成ZrB2微粉研究
6.1.1 热力学分析
6.1.2 B4C含量对ZrB2粉体合成的影响
6.1.3 煅烧温度对ZrB2粉体合成的影响
6.2 ZrO2-B4C-C-Si体系合成ZrB2-SiC复合粉体研究
6.2.1 试样制备
6.2.2 B4C含量对复合粉体合成的影响
6.2.3 煅烧温度对复合粉体合成的影响
6.3 ZrO2-B4C-C-SiO2体系合成ZrB2-SiC复合粉体研究
6.3.1 B4C含量对复合粉体合成的影响
6.3.2 煅烧温度对复合粉体合成的影响
6.4 本章小结
第七章 结论与展望
7.1 本文结论
7.2 本文主要创新点
7.3 展望
参考文献
致谢
附录Ⅰ: 攻读硕士学位期间发表的论文及成果
学位论文评阅及答辩情况表
本文编号：3847403
【文章页数】：91 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 选题背景
1.2 二硼化锆的晶体结构
1.3 二硼化锆材料的应用
1.4 二硼化锆基材料的研究进展
1.4.1 二硼化锆粉体
1.4.2 二硼化锆-碳化硅复合粉体
1.4.3 二硼化锆基陶瓷
1.5 本文的研究目的、意义及内容
1.5.1 研究目的及意义
1.5.2 研究内容
第二章 实验内容与方法
2.1 实验原料
2.2 实验设备
2.3 实验过程
2.3.1 粉体的制备过程
2.3.2 陶瓷的制备过程
2.4 性能表征
2.4.1 物相分析
2.4.2 扫描电镜分析
2.4.3 透射电镜分析
2.4.4 粉体粒度测试
2.4.5 热重-差热分析
2.4.6 密度测试
2.4.7 弯曲强度测试
2.4.8 断裂韧性测试
2.4.9 硬度测试
第三章 碳热还原法制备ZrB2粉体
3.1 试样制备
3.2 粉体处理
3.3 热力学分析
3.4 H3BO3含量对ZrB2粉体合成的影响
3.5 煅烧制度对ZrB2粉体合成的影响
3.5.1 煅烧温度对ZrB2粉体合成的影响
3.5.2 保温时间对ZrB2粉体合成的影响
3.6 ZrB2粉体的粒度分布及热重-差热分析
3.6.1 粒度分布
3.6.2 热重-差热分析
3.7 ZrB2晶粒的生长机理分析
3.8 本章小结
第四章 碳热还原法制备ZrB2-SiC复合粉体
4.1 试样制备
4.2 SiC含量对复合粉体合成的影响
4.2.1 物相分析
4.2.2 微观形貌分析
4.2.3 机理分析
4.3 煅烧制度对复合粉体合成的影响
4.3.1 煅烧温度对复合粉体合成的影响
4.3.2 保温时间对复合粉体合成的影响
4.4 ZrB2-SiC复合粉体的粒度分布及热重-差热分析
4.4.1 粒度分布
4.4.2 热重-差热分析
4.5 本章小结
第五章 ZrB2-SiC复相陶瓷制备及性能研究
5.1 原料预处理
5.2 试样制备
5.3 B4C含量对复相陶瓷致密度的影响
5.4 SiC含量对复相陶瓷致密度的影响
5.5 不同原料对复相陶瓷性能的影响
5.6 本章小结
第六章 一步还原工艺制备超细ZrB2-SiC复合粉体
6.1 ZrO2-B4C-C体系合成ZrB2微粉研究
6.1.1 热力学分析
6.1.2 B4C含量对ZrB2粉体合成的影响
6.1.3 煅烧温度对ZrB2粉体合成的影响
6.2 ZrO2-B4C-C-Si体系合成ZrB2-SiC复合粉体研究
6.2.1 试样制备
6.2.2 B4C含量对复合粉体合成的影响
6.2.3 煅烧温度对复合粉体合成的影响
6.3 ZrO2-B4C-C-SiO2体系合成ZrB2-SiC复合粉体研究
6.3.1 B4C含量对复合粉体合成的影响
6.3.2 煅烧温度对复合粉体合成的影响
6.4 本章小结
第七章 结论与展望
7.1 本文结论
7.2 本文主要创新点
7.3 展望
参考文献
致谢
附录Ⅰ: 攻读硕士学位期间发表的论文及成果
学位论文评阅及答辩情况表
本文编号：3847403
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