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ZrB_2陶瓷的制备和烧结

采用自蔓延高温合成(Self-propagating high-temperature synthesis,SHS)技术和热压烧结(Hot press-ing,HP)方法分别研究了Zr-B2O3-Mg和ZrO2-B4C-C体系反应原料的粒度和配比以及烧结温度对产物的影响规律,并烧结得到ZrB2陶瓷。采用X射线衍射和化学分析方法分析了材料的相组成,利用SEM和TEM观察了显微结构;并用阿基米  (本文共6页) 阅读全文>>

广东工业大学
广东工业大学

基于不同固相热还原的ZrB_2基陶瓷的制备和性能研究

在超高温家族中,ZrB_2基超高温陶瓷具有高熔点、高强度、高导热和低密度等优异的特性。ZrB_2粉体可以通过多种固相热还原法合成,但是不同固相热还原法所用原料和工艺不同,导致合成的ZrB_2粉体粒径和纯度不同,进而可能影响其烧结致密化和性能。本文通过传统硼热还原法、水洗硼热还原法、固溶硼热还原法和硼热/碳热还原法合成四种ZrB_2粉体,然后以自合成的四种ZrB_2粉体为原料,通过SPS烧结制备了ZrB_2陶瓷和ZrB_2-SiC复相陶瓷,对比研究了不同方法合成的ZrB_2粉体对致密化、显微结构、力学性能和热导率的影响。首先以ZrO_2、B、TiO_2、B_4C和C为实验原料,通过传统硼热还原法、水洗硼热还原法、固溶硼热还原法和硼热/碳热还原法合成四种ZrB_2粉体。结果发现:与标准ZrB_2的数据库相比,四种自合成的ZrB_2粉体的晶格参数(a-/c-)和晶胞体积无明显变化。水洗硼热还原法合成的ZrB_2粉体平均粒径最小(0.1...  (本文共84页) 本文目录 | 阅读全文>>

复旦大学
复旦大学

ZrB_2基超高温陶瓷的制备与性能研究

由于具有高熔点、高热导、良好的抗热震性能和抗氧化性能等综合性能,ZrB2基超高温陶瓷已成为高超声速飞行器热防护系统和火箭推进系统等部件最具前景的候选材料。然而,由于存在商品化原料品质较低、材料高温性能评价不够完善等问题,ZrB2基陶瓷在超高温极限环境中的实际应用受到了极大的限制。本文针对这些问题开展了相关研究,首先利用硼热/碳热还原法和新型硼热还原法合成了高品质的ZrB2粉体,并探讨了粉体中的碳杂质和硼杂质对ZrB2基陶瓷致密化、显微结构及力学性能的影响。然后,系统地研究了以商业或自合成的ZrB2粉体为原料利用热压烧结制备的ZrB2基陶瓷的高温性能,主要包括高温热稳定性、高温蠕变行为以及抗氧化性能。具体的研究内容及结果如下:(1)以ZrO2、B4C和石墨为原料,利用硼热/碳热还原法在1650℃真空条件下合成了ZrB2粉体。结合热力学计算和XRD分析,研究了硼热/碳热还原法的反应过程。合成的ZrB2粉体粒径约为0.8μm,氧含量和...  (本文共138页) 本文目录 | 阅读全文>>

哈尔滨工业大学
哈尔滨工业大学

ZrB_2基超高温陶瓷复合材料的低温致密化行为与性能研究

ZrB_2陶瓷具有高熔点、高强度、高电/热导和优异的抗氧化烧蚀性能等优点,是一种极具前途的超高温陶瓷防热结构材料,在超高声速飞行器的前缘和鼻锥等部位具有很大的应用前景。然而,作为陶瓷材料,其本征脆性和较差的抗热冲击性能在很大程度上制约了该类材料在极端环境下的应用。碳纤维增韧ZrB_2基超高温陶瓷复合材料是解决这一问题的最有效途径,然而碳纤维在高温烧结过程中发生的结构损伤和性能退化是该类材料在制备过程中的技术瓶颈,降低ZrB_2基超高温陶瓷的烧结温度或在纤维表面制备碳涂层是抑制纤维结构损伤和性能退化的关键技术。本文主要研究内容和方法如下:采用纳米ZrB_2超高温陶瓷粉体为原材料,通过粉体粒径的优选、烧结工艺的优化、粉体的除氧和烧结助剂的选择实现了ZrB_2基超高温陶瓷的低温烧结,在此基础之上引入碳纤维在低温下成功地制备出ZrB_2-SiC-C_(sf)超高温陶瓷复合材料,通过对复合材料致密化行为和力学性能的研究实现了碳纤维含量的合...  (本文共129页) 本文目录 | 阅读全文>>

湖南大学
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ZrB_2/SiC复合粉末制备及其烧结性能研究

SiC陶瓷的致命弱点是脆性,且室温强度较低,使其应用受到一定的限制。二硼化锆(ZrB2)具有高熔点、高硬度、导电导热性好等优异性能,是一种引人注目的超高温结构陶瓷材料。以ZrB2作为第二相粒子添加到SiC陶瓷材料中,可以改善其力学、热学、电学等方面的性能。由于ZrB2与SiC的弹性模量和热膨胀系数存在差异,因此,会在SiC与ZrB2的界面上形成应力区,在应力作用下使裂纹产生钉扎、偏折、绕道和分枝,从而有利于提高SiC基体材料的断裂韧性。本文首先采用碳热还原法合成ZrB2/SiC复合粉末,探讨该复合粉末的合成工艺条件及过程,重点研究了合成温度、保温时间、硼酸的添加量以及ZrB2含量(ZrB2与SiC的摩尔比)对ZrB2/SiC复合粉末物相组成和显微形貌的影响,并探讨了ZrB2/SiC复合粉末的合成反应机理。实验结果表明:当B2O3/ZrO2摩尔比≥1.5时,用碳热还原法在1650℃下保温1h可获得无其他杂相的超细ZrB2/SiC复...  (本文共81页) 本文目录 | 阅读全文>>

电子科技大学
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ZrB_2基陶瓷材料的抗氧化及电热传输机制研究

发动机尾喷管部位的雷达散射是制约飞行器全向隐身最重要的短板,尾喷管部位由于具有较高的环境温度,需要通过高温隐身实现降低RCS的目的。目前国内外在高温隐身领域的研究都以电性吸波材料为主,但电性吸波材料厚度较厚、吸波效果较差、实现难度较大,短期内难以投入应用,而将超材料设计应用到高温隐身领域则有希望解决上述问题,成为实现高温隐身的一种全新的技术途径。超材料结构中的导电图形层通常采用的金属材料无法承受尾喷管的高温环境,而只有稳定的高温导电材料才是稳定的电磁波吸收或控制源,这是实现高温吸波的最关键因素。ZrB_2基超高温陶瓷材料由于具有高熔点、高电导、高热导、较好的抗氧化和抗热震等性能,是常规金属材料的最佳替代材料。ZrB_2陶瓷材料在高温环境下暴露于有氧气氛中时仍然不可避免地会发生氧化反应,引起超材料隐身涂层的失效,这同时也是制约ZrB_2陶瓷材料在高温领域的其他方面广泛应用的重要缺陷。而掺杂等方法在提高ZrB_2陶瓷材料的抗氧化性能...  (本文共162页) 本文目录 | 阅读全文>>