ZrB 2 /SiBCN陶瓷基复合材料制备及抗氧化与耐烧蚀机理
发布时间：2024-05-19 23:04
SiBCN陶瓷因其优异的组织稳定性,抗高温蠕变和抗氧化等性能而逐渐成为航天领域研究的热点材料。但其在高温条件下使用时性能仍有提高的空间和可能。在超高温材料体系中,ZrB2以其优异的耐烧蚀、导电导热及化学稳定性等特点,在高超音速飞行器等极端环境下具有广泛的应用。但是ZrB2颗粒的自扩散系数低,共价键能高,因此致密化烧结比较困难。此外,抗氧化性差以及抗热冲击性能差也是限制ZrB2应用的主要原因。本课题针对上述问题,采用溶胶凝胶法引入第二相ZrB2,通过放电等离子工艺对粉末进行烧结,将溶胶凝胶法合成超高温第二相与放电等离子快速烧结(SPS)相结合制备ZrB2/SiBCN复相陶瓷。采用X射线衍射、扫描电镜、透射电镜、热重分析、力学性能测试、氧化性能测试、热震及耐烧蚀性能测试等方法,研究了两种不同溶胶凝胶方法引入第二相的反应机理,物相组成及微观结构,解释了ZrB2对复相陶瓷力、热等性能的影响规律,分析并讨论了ZrB2/SiBCN复相陶瓷的抗氧化...
【文章页数】：150 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题背景及研究目的和意义
1.1.1 课题研究背景
1.1.2 课题的研究目的和意义
1.2 SiBCN陶瓷的组织结构特征
1.2.1 机械合金化-热压法制备块体陶瓷
1.2.2 SiBCN陶瓷的组织结构特征
1.3 SiBCN陶瓷的高温稳定性
1.3.1 SiBCN陶瓷的热稳定性
1.3.2 SiBCN系陶瓷的抗氧化性能
1.4 第二相增强SiBCN复相陶瓷
1.5 溶胶凝胶法引入ZrB2陶瓷的研究现状
1.5.1 硼化锆陶瓷的性能特点
1.5.2 溶胶凝胶法制备ZrB2的研究现状
1.5.3 溶胶凝胶工艺制备复相陶瓷
1.6 碳纤维增强复相陶瓷
1.7 本文的主要研究内容
第2章 试验材料及方法
2.1 试验原材料
2.1.1 合成ZrB2原料
2.1.2 制备SiBCN的原材料
2.2 ZrB2/SiBCN陶瓷块体的成分设计和样品制备
2.2.1 SiBCN粉末的球磨工艺设计
2.2.2 溶胶凝胶法引入ZrB2的工艺
2.2.3 ZrB2/SiBCN陶瓷的烧结工艺设计
2.3 分析表征测试方法
2.3.1 微观组织结构表征
2.3.2 性能表征
第3章 Sol-gel引入ZrB2至SiBCN陶瓷基体的制备与微观组织结构
3.1 Sol-gel法引入与SiBCN基体反应(SZ)机理与微观组织结构
3.1.1 溶胶凝胶引入前驱体后的制备与基本反应机理
3.1.2 粉末压力烧结后的微观组织形貌
3.1.3 反应后的元素偏聚现象
3.2 Sol-gel法引入未与SiBCN基体发生反应(SZB)的微观组织结构
3.2.1 溶胶凝胶法制备ZrB2粉体
3.2.2 引入ZrB2至基体中的组织结构及微观形貌
3.3 ZrB2/SiBCN复相陶瓷的力学性能
3.4 不同方式引入ZrB2制备的SiBCN复相陶瓷的微观组织比较
3.5 小结
第4章 ZrB2/SiBCN复相陶瓷的氧化行为与机制
4.1 SZ体系复相陶瓷的氧化行为
4.1.1 氧化温度对陶瓷氧化行为的影响
4.1.2 ZrB2含量对氧化行为的影响
4.1.3 SZ15陶瓷在 1500 ℃下的氧化动力学特征
4.2 SZB15复相陶瓷的氧化行为
4.2.1 氧化温度的影响
4.2.2 ZrB2含量的影响
4.2.3 SZB15在 1500℃下的氧化动力学特征
4.3 ZrB2/SiBCN复相陶瓷的抗氧化机理
4.3.1 ZrB2/SiBCN复相陶瓷的氧化热力学计算
4.3.2 ZrB2/SiBCN复相陶瓷的氧化动力学计算
4.3.3 ZrB2/SiBCN复相陶瓷的氧化机理分析
4.4 小结
第5章 ZrB2/SiBCN复相陶瓷的抗热震与耐烧蚀性能
5.1 ZrB2/SiBCN复合陶瓷的抗热震性能
5.1.1 热扩散系数与热膨胀系数
5.1.2 热震后复相陶瓷的残余强度
5.1.3 热震后复相陶瓷的微观组织形貌
5.2 ZrB2/SiBCN复相陶瓷的烧蚀性能
5.2.1 ZrB2/SiBCN复合陶瓷的烧蚀率
5.2.2 SZ15复相陶瓷的烧蚀的物相变化及形貌
5.2.3 SZB15复相陶瓷烧蚀后的物相变化及形貌
5.3 ZrB2/SiBCN复相陶瓷的烧蚀机理探讨
5.3.1 ZrB2/SiBCN复相陶瓷烧蚀过程中的热力学
5.3.2 ZrB2/SiBCN复相陶瓷烧蚀过程中的动力学
5.3.3 ZrB2/SiBCN复相陶瓷的烧蚀机理
5.4 SZ15与SZB15的抗热震及耐烧蚀性能的综合比较
5.5 小结
第6章 Cf对ZrB2/SiBCN复相陶瓷的抗热震与耐烧蚀性能的影响
6.1 前言
6.2 Cf/ZrB2/SiBCN复相陶瓷的制备工艺
6.3 Cf增强ZrB2/SiBCN复相陶瓷的微观组织形貌的影响
6.4 Cf对ZrB2/SiBCN复合陶瓷的抗热震性能的影响
6.5 Cf对ZrB2/SiBCN复合陶瓷的耐烧蚀性能的影响
6.6 小结
结论
参考文献
攻读博士学位期间发表的论文及其它成果
致谢
个人简历
本文编号：3978584
【文章页数】：150 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题背景及研究目的和意义
1.1.1 课题研究背景
1.1.2 课题的研究目的和意义
1.2 SiBCN陶瓷的组织结构特征
1.2.1 机械合金化-热压法制备块体陶瓷
1.2.2 SiBCN陶瓷的组织结构特征
1.3 SiBCN陶瓷的高温稳定性
1.3.1 SiBCN陶瓷的热稳定性
1.3.2 SiBCN系陶瓷的抗氧化性能
1.4 第二相增强SiBCN复相陶瓷
1.5 溶胶凝胶法引入ZrB2陶瓷的研究现状
1.5.1 硼化锆陶瓷的性能特点
1.5.2 溶胶凝胶法制备ZrB2的研究现状
1.5.3 溶胶凝胶工艺制备复相陶瓷
1.6 碳纤维增强复相陶瓷
1.7 本文的主要研究内容
第2章 试验材料及方法
2.1 试验原材料
2.1.1 合成ZrB2原料
2.1.2 制备SiBCN的原材料
2.2 ZrB2/SiBCN陶瓷块体的成分设计和样品制备
2.2.1 SiBCN粉末的球磨工艺设计
2.2.2 溶胶凝胶法引入ZrB2的工艺
2.2.3 ZrB2/SiBCN陶瓷的烧结工艺设计
2.3 分析表征测试方法
2.3.1 微观组织结构表征
2.3.2 性能表征
第3章 Sol-gel引入ZrB2至SiBCN陶瓷基体的制备与微观组织结构
3.1 Sol-gel法引入与SiBCN基体反应(SZ)机理与微观组织结构
3.1.1 溶胶凝胶引入前驱体后的制备与基本反应机理
3.1.2 粉末压力烧结后的微观组织形貌
3.1.3 反应后的元素偏聚现象
3.2 Sol-gel法引入未与SiBCN基体发生反应(SZB)的微观组织结构
3.2.1 溶胶凝胶法制备ZrB2粉体
3.2.2 引入ZrB2至基体中的组织结构及微观形貌
3.3 ZrB2/SiBCN复相陶瓷的力学性能
3.4 不同方式引入ZrB2制备的SiBCN复相陶瓷的微观组织比较
3.5 小结
第4章 ZrB2/SiBCN复相陶瓷的氧化行为与机制
4.1 SZ体系复相陶瓷的氧化行为
4.1.1 氧化温度对陶瓷氧化行为的影响
4.1.2 ZrB2含量对氧化行为的影响
4.1.3 SZ15陶瓷在 1500 ℃下的氧化动力学特征
4.2 SZB15复相陶瓷的氧化行为
4.2.1 氧化温度的影响
4.2.2 ZrB2含量的影响
4.2.3 SZB15在 1500℃下的氧化动力学特征
4.3 ZrB2/SiBCN复相陶瓷的抗氧化机理
4.3.1 ZrB2/SiBCN复相陶瓷的氧化热力学计算
4.3.2 ZrB2/SiBCN复相陶瓷的氧化动力学计算
4.3.3 ZrB2/SiBCN复相陶瓷的氧化机理分析
4.4 小结
第5章 ZrB2/SiBCN复相陶瓷的抗热震与耐烧蚀性能
5.1 ZrB2/SiBCN复合陶瓷的抗热震性能
5.1.1 热扩散系数与热膨胀系数
5.1.2 热震后复相陶瓷的残余强度
5.1.3 热震后复相陶瓷的微观组织形貌
5.2 ZrB2/SiBCN复相陶瓷的烧蚀性能
5.2.1 ZrB2/SiBCN复合陶瓷的烧蚀率
5.2.2 SZ15复相陶瓷的烧蚀的物相变化及形貌
5.2.3 SZB15复相陶瓷烧蚀后的物相变化及形貌
5.3 ZrB2/SiBCN复相陶瓷的烧蚀机理探讨
5.3.1 ZrB2/SiBCN复相陶瓷烧蚀过程中的热力学
5.3.2 ZrB2/SiBCN复相陶瓷烧蚀过程中的动力学
5.3.3 ZrB2/SiBCN复相陶瓷的烧蚀机理
5.4 SZ15与SZB15的抗热震及耐烧蚀性能的综合比较
5.5 小结
第6章 Cf对ZrB2/SiBCN复相陶瓷的抗热震与耐烧蚀性能的影响
6.1 前言
6.2 Cf/ZrB2/SiBCN复相陶瓷的制备工艺
6.3 Cf增强ZrB2/SiBCN复相陶瓷的微观组织形貌的影响
6.4 Cf对ZrB2/SiBCN复合陶瓷的抗热震性能的影响
6.5 Cf对ZrB2/SiBCN复合陶瓷的耐烧蚀性能的影响
6.6 小结
结论
参考文献
攻读博士学位期间发表的论文及其它成果
致谢
个人简历
本文编号：3978584
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/huaxuehuagong/3978584.html
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