ZrB 2 基超高温陶瓷涂层设计与高温性能研究

发布时间：2024-11-03 05:57

　　ZrB₂陶瓷具有高熔点、高热导率和良好的化学稳定性,是超高温环境应用的重要候选材料。目前大部分研究主要关注ZrB₂-SiC与ZrB₂-MoSi₂体系,但其存在高温下液相剧烈挥发、SiC在低氧环境的活性氧化以及ZrO₂固相层结构疏松等问题,限制了其在极端环境中的长期服役,本文针对上述问题展开探索。通过热力学计算分别分析超高温陶瓷和含硅添加相在不同温度与氧环境下的氧化行为,为超高温陶瓷材料和添加相的选择提供理论指导;通过在ZrB₂-SiC体系中引入含钨添加相起到稳定液相、减缓SiC活性氧化的作用,分析含钨添加相的作用机理与液相中气泡对高温抗氧化性能的影响;分别在ZrB₂-SiC体系与ZrB₂-MoSi₂体系引入稀土氧化物达到增强固相层致密性的目的,并探究了稀土氧化物的作用机理。本文针对ZrB₂基复合材料的氧化层结构特点,选择含钨添加相或稀土氧化物作为添加剂,利用真空等离子体喷...

【文章页数】：180 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 文献综述
    1.1 高超声速飞行器的热防护
    1.2 超高温陶瓷材料
    1.3 ZrB₂ 高温氧化过程分析
    1.4 ZrB₂ 基复合材料研究进展
        1.4.1 掺杂物对液相层的影响
        1.4.2 掺杂物对固相层的影响
        1.4.3 掺杂物对热物性的影响
    1.5 ZrB₂ 基复合涂层制备技术
        1.5.1 等离子体喷涂技术
        1.5.2 包埋渗法
        1.5.3 化学气相沉积
        1.5.4 其他方法
    1.6 课题意义与研究内容
第2章 超高温陶瓷材料高温稳定性与组分设计研究
    2.1 超高温陶瓷材料热力学计算方法简述
    2.2 超高温陶瓷材料高温稳定性研究
        2.2.1 超高温陶瓷材料氧化过程热力学计算研究
        2.2.2 超高温陶瓷材料挥发图的计算研究
    2.3 含硅添加相高温稳定性研究
        2.3.1 含硅添加相氧化过程热力学计算研究
        2.3.2 含硅添加相挥发图的计算研究
    2.4 超高温陶瓷氧化液相高温性能研究
    2.5 本章小结
第3章 含钨添加相对ZrB₂-SiC涂层高温抗氧化与抗烧蚀性能影响研究
    3.1 引言
    3.2 实验内容与方法
        3.2.1 实验原料
        3.2.2 粉体制备
        3.2.3 涂层制备
        3.2.4 高温抗氧化性能考核
        3.2.5 高温抗烧蚀性能考核
        3.2.6 样品表征
    3.3 实验结果与讨论
        3.3.1 ZrB₂-SiC-WB涂层1500 ℃抗氧化性能研究
        3.3.2 ZrB₂-SiC-WSi2 涂层1500 ℃抗氧化性能研究
        3.3.3 高温下硼化物气泡产生、聚集、破裂过程分析
        3.3.4 控温方式对ZrB₂-SiC-WB涂层高温性能影响研究
        3.3.5 含钨添加相对ZrB₂-SiC涂层抗烧蚀性能影响研究
    3.4 本章小结
第4章 Yb₂O₃对ZrB₂-SiC涂层高温抗氧化与抗烧蚀性能影响研究.
    4.1 引言
    4.2 实验内容与方法
    4.3 实验结果与讨论
        4.3.1 ZrB₂-SiC-Yb₂O₃ 涂层1500 ℃抗氧化性能研究
        4.3.2 ZrB₂-SiC-Yb₂O₃ 涂层抗等离子体火焰烧蚀性能研究
    4.4 本章小结
第5章 Yb₂O₃对ZrB₂-MoSi2 涂层高温抗氧化与抗烧蚀性能影响研究
    5.1 引言
    5.2 实验内容与方法
    5.3 实验结果与讨论
        5.3.1 ZrB₂-MoSi2-Yb₂O₃ 涂层1500 ℃抗氧化性能研究
        5.3.2 ZrB₂-MoSi2-Yb₂O₃ 涂层抗等离子体火焰烧蚀性能研究
        5.3.3 ZrB₂-MoSi2-Yb₂O₃ 涂层抗激光烧蚀性能研究
        5.3.4 分析与讨论
    5.4 本章小结
第6章 结论与展望
参考文献
附录
致谢
作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果



本文编号：4010789