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陶瓷材料及其连接

虽然金属材料有许多优良性能,但由于陶瓷材料具有耐高温、耐腐蚀、耐磨损和声,光、电、磁等特殊功能,因此世界各国正在大力研究与开发陶瓷材料。近二三十年来,尤其是1970年以后,新的陶瓷材料带来了现代工业和科学技术的发展,如压电石英晶体的开发,带来丁钟表业的革命;铁氧体磁性材料的开发,带来了电予计算机的发展;正在进行的高温陶瓷的研究,有可能给发动机带来新的革命。H1于陶瓷材料耐热冲击、机械冲击和导电等性能低下,因此人们正在开发陶瓷与金属的复合材料。近年来,陶瓷材料随着电了、宇航、原予能等尖端ir业的发展,其加:L技术也有r很大进展,尤其是其连接技术与袭面涂联加1:技术发展更为迅速,且Fj益引起人们的关注。l 陶瓷材料分类及其特性 人们所说的陶瓷分为两大类:一一类为古典陶瓷(cla s sic ceramics,)如陶瓷器、玻璃、耐火砖和水泥等;曰一类为细陶瓷(fine ceramics),电称新陶瓷[1](new ceramics)、...  (本文共9页) 阅读全文>>

中北大学
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ZrB_2基超高温陶瓷及其连接件的抗烧蚀与热冲击性能研究

高超声速飞行器的发展对于太空探索及国家安全都具有重大战略意义。在高速进入大气层的过程中,飞行器将面临极端服役环境,其热防护结构及材料遭受热侵蚀、氧化、热冲击等严峻考验。超高温陶瓷(UHTC)在极端环境中能够保持物理和化学性质稳定,被认为是高超声速飞行器最佳候选热防护材料之一。然而,UHTC材料固有脆性、抗热冲击性能差等缺点,限制了其在航空航天领域的应用。此外,限制于UHTC的制备技术,将UHTC连接成大型结构件应用于高超声速飞行器热防护系统是极为必要的。连接结构须经受复杂热冲击环境的考验,其抗烧蚀性能、抗热冲击性能直接决定了高超声速飞行器服役寿命。因此如何准确表征、评价及提高UHTC材料及连接结构的抗烧蚀性能、抗热冲击性能一直是UHTC领域研究的重点和热点。本文首先利用放电等离子烧结方法制备了ZrB_2–0.5 vol.%SiC和ZrB_2–20 vol.%SiC,并采用纳米压痕法研究分析了其力学性能。此外,基于拉曼光谱发法测量...  (本文共73页) 本文目录 | 阅读全文>>

中国科学技术大学
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中温固体氧化物燃料电池复合连接材料的制备与性能研究

固体氧化物燃料电池(SOFC)是一种清洁、高效、便捷、对环境友好的能量转换装置,被誉为21世纪的绿色能源。单电池是由致密的固体电解质、多孔的阴极和阳极构成,为了组建大功率的电源装置,采用连接材料将一系列的单电池串联组装成电池堆。连接材料具有双重功能:一方面提供单电池之间的电连接;另一方面要求把阴极的空气氧化气和阳极的燃料气隔开。这就要求连接材料必须与其他电池组件相容,并且在空气氧化和燃料气氛中都具有很好的化学稳定性。研究最多的高温SOFC陶瓷连接材料是掺杂的铬酸镧,然而它存在两个缺点:一是电导率中温下低,将降低电池功率;另一个是其致密化温度高,而且由于氧化铬的挥发,在共烧过程中造成阳极或阴极的污染,影响了电池性能。本实验室是少数研制新型陶瓷连接材料的单位之一,为了寻找电导率高、烧结温度低的新型连接材料,本论文在已有的工作基础上,围绕中温固体氧化物燃料电池陶瓷复合连接材料及其制备展开工作。本论文第一章综述了SOFC的基本原理和关键...  (本文共105页) 本文目录 | 阅读全文>>

西安交通大学
西安交通大学

固体电解质陶瓷(玻璃)与金属的场致扩散连接结合机理研究

本文通过对固体电解质陶瓷及玻璃与金属及金属复合基材料场致扩散连接的试验研究,采用SEM、TEM、EDX和XRD等手段分析了结合区的微观组织结构及过渡区的相结构;应用电化学、热力学和静电学的观点分析了结合过程的物理化学本质及其工艺特性。研究认为,陶瓷(玻璃)/金属的场致扩散连接过程分为界面静电吸附、阳极氧化及固相扩散反应三个阶段。温度、电压及材料的离子导电率及其表面粗糙度是影响结合速率和质量的主要因素。结合区由陶瓷(玻璃)—过渡区—金属构成,过渡区及其与陶瓷和金属接合界面的相结构是影响接头强度的主要因素,平行于电场方向的柱晶组织有利于提高接头的抗剪强度。过渡区两侧的接合界面是陶瓷/金属接头的薄弱环节,界面的玻璃相强度限制了接头的强度。非晶态SiO_2作为陶瓷的活化表面层可增强界面静电力和提高离子扩散及氧化反应速率,从而改善化学稳定性高的陶瓷材料与金属材料间的连接性。陶瓷颗粒增强的金属基复合材料与陶瓷(玻璃)间的连接在场致扩散连接条...  (本文共126页) 本文目录 | 阅读全文>>

西北工业大学
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氮化硅陶瓷连接技术研究

本文以铝合金熔炼与铸造用的Si_3N_4/SiC陶瓷坩埚和Si_3N_4陶瓷升液管等大型复杂构件为对象,以提高可靠性、降低成形技术难度及制造成本为目标,对其连接技术进行了研究。针对Si_3N_4/SiC陶瓷,研究了一种空气气氛中的无压连接技术,设计了铝矾土—硼砂和碳化硅—磷酸铝两种焊料体系;针对Si_3N_4陶瓷,研究了一种N_2气氛中的无压反应烧结连接技术,设计了镁砂—铝矾土、硅粉、硅粉—镁砂—铝矾土、硅粉—高铝水泥和硅粉—粘土等五种焊料体系;系统研究了连接工艺、焊料成分、显微结构与连接性能之间的关系,探讨了连接机理。同时,对碳化硅—磷酸铝体系焊料与铝合金熔体之间的相互作用进行了研究。主要结论如下:(1)铝矾土—硼砂体系焊料可塑性差、易固化且与Si_3N_4/SiC陶瓷母材粘附性差,烧结收缩严重,接头缺陷多,可靠性低。焊料组成为铝矾土(70%)+硼砂(30%),连接工艺参数为900℃,3h时,连接拉伸强度为1.2MPa,热震后...  (本文共120页) 本文目录 | 阅读全文>>

天津大学
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ZrO_2陶瓷的微波连接

陶瓷材料的连接技术,即通过连接基本形状的陶瓷构件来获得大尺寸或复杂形状的陶瓷制品,由于其成本低,操作简便等优点越来越受到人们的重视。其意义可与焊接技术在金属材料中的作用相比拟。本实验选取ZrO_2的烧结体作为被连接基体,在连接相中添加SiC组分,利用SiC常温而氧化物600℃以上吸收微波的不同特性,以及SiC氧化膨胀并形成SiO2的化学反应,在微波加热条件下,实现了远高于基体温度的界面局部优先加热连接。实验中分析了材料在微波作用下的连接机理,并在显微结构分析和XRD的分析结果下确定了最佳的微波连接功率为3000W并采用1kW/20min的功率提升速度可获得较好的连接效果。通过对比不同配方的连接相的扫描电子显微镜照片对烧结样品微观结构的分析,确定最佳的连接相配方为含有40wt%ZrO_2和60 wt%SiC的C配方,此时连接相致密,膨胀量适当,反应生成的氧化硅的粘性流动传质有利于连接相和基体界面的紧密结合;通过对成型方法的研究认为...  (本文共58页) 本文目录 | 阅读全文>>