一、ZrB_2系陶瓷材料的研究进展（论文文献综述）
高远[1]（2021）在《硼化物陶瓷颗粒增强铌钛基复合材料的室温与高温特性研究》文中研究指明随着能源电力行业的迅速发展,对耐高温、高强韧、抗氧化结构材料提出了更高的要求。传统的高温合金使用温度上限约1000℃-1200℃,即使是高温性能优异的碳化硅陶瓷的长时使用温度也只有1650℃。因此,开发新型超高温材料对电力行业的发展意义重大。本文首先热压烧结了Nb-xTi（x=10wt.%,20wt.%,30wt.%,40wt.%）合金,研究了Ti含量对Nb-Ti合金强韧性的影响规律。然后以Nb-20wt.%Ti合金为基体,以二硼化锆ZrB2陶瓷为增强相,热压烧结（1600℃/30MPa）制备了致密度不低于97%的xZrB2-NbTi（x=15wt.%,30wt.%,45wt.%,60wt.%）复合材料。利用扫描电镜、透射电镜、X射线衍射仪、万能试验机等对复合材料微观结构相组成、室温及高温力学性能、高温氧化性能进行了检测,分析了微观组织结构对宏观性能的影响规律,获得了复合材料室温及高温强韧化机理及抗氧化机制。在不同Ti含量的Nb-xTi合金中,断裂韧性随Ti含量的提高先升高后降低,Nb-30wt.%Ti室温断裂韧性最高,为24.5MPa·m1/2;室温屈服强度随Ti含量线性增加,Nb-40wt.%Ti室温强度最高,为1548.9MPa;800℃高温屈服强度随Ti含量线性降低,Nb-40wt.%Ti高温屈服强度最低,为414.8MPa。xZrB2-NbTi复合材料的相组成包括（Ti,Nb,Zr）ss固溶体基体相、等轴状富Ti的（Nb,Ti）B相及针状富Nb的（Ti,Nb）B相。随着ZrB2陶瓷含量增加,复合材料中硼化物相含量也增加。当ZrB2含量超过45wt.%时,出现残余ZrB2团聚体及（Ti,Nb）B团簇。各相的数量和形态直接影响复合材料的强度和韧性。室温力学性能实验结果表明,30wt.%ZrB2-NbTi的室温断裂韧性最高,为12.0MPa·m1/2。（Ti,Nb）B相带来的裂纹偏转、裂纹桥连和拔出机制是其主要的增韧因素。xZrB2-NbTi的强度则取决于（Nb,Ti）B相的位错强化机制及（Ti,Nb）B相和残余ZrB2颗粒因应力集中引起的弱化效果的共同作用。当材料中残余ZrB2颗粒较多时,材料在外力作用下沿剪切带脆性断裂,强度明显下降。室温强度最高为1785.6MPa,在ZrB2含量为15wt.%时获得。高温力学性能实验结果表明,当ZrB2含量一定时,xZrB2-NbTi的屈服强度和断裂韧性随实验温度的升高而线性下降。当实验温度一定时,屈服强度在ZrB2含量为45wt.%时达到最大,断裂韧性在ZrB2含量为30wt.%时达到最大。颗粒强化、细晶强化和残余应力场强化是主要高温增强机制。基体韧性的保留和（Ti,Nb）B的增韧则保证了材料的高温韧性。当实验温度高于1200℃时,60wt.%ZrB2-NbTi材料出现了韧性大幅增加现象,主要归因于氧化锆的马氏体相变增韧。高温氧化实验结果表明,xZrB2-NbTi在高温下氧化产物包括TiNb207、Ti2Nb10O29、Nb2O5、Nb2Zr6017、TiO2和ZrO2相6种。Nb2Zr6O17和TiO2有利于氧化层的完整性,能提高抗氧化性。板条状Nb2O5和疏松的Ti2Nb10O29及TiNb207对氧化层破坏能力排序为:Nb2O5>Ti2Nb10O29>TiNb2O7。800℃-1000℃时,ZrB2含量越高,氧化产物中膜状Nb2Zr6O17越多,板条状Nb2O5减少,膜状Nb2Zr6O17能愈合由Nb2O5生长内应力过大引起的氧化层开裂,抗氧化性越好。1200℃时,ZrB2含量越高,ZrO2马氏体相变体积效应造成的氧化层内应力越大,同时B2O3挥发造成Nb2Zr6017膜破裂,抗氧化性越差。
李萌芮[2]（2020）在《纯相ZrB2粉体的硅热还原法制备》文中认为ZrB2具有高熔点、高热导、硬度大、优异的抗热震性能和抗氧化性能,从而被广泛地应用于高温结构陶瓷、耐火耐磨材料、复合材料、电极等领域,特别是ZrB2基陶瓷复合材料已成为超高温陶瓷领域的重要候选材料。ZrB2陶瓷粉体的性能对陶瓷材料烧结及制品的性能有着重要影响,目前文献报道的ZrB2陶瓷粉体制备方法包括自蔓延燃烧合成、机械合金化、碳热还原、硼热还原、熔盐辅助镁热还原等,但目前商业上主要采用碳热还原法和镁热还原法制备ZrB2陶瓷粉体。其中碳热还原法具有成本低、工艺简单等优点,但反应温度高（≥1500℃）、能耗大、且反应不完全、残碳难清除,制得的粉体粒径较大,需要进一步研磨加工,所得ZrB2粉体纯度不高。基于镁热还原反应的自蔓延高温合成法是近几年的研究热点,该方法反应速度快、能耗低、产物烧结活性高,但在反应过程中,由于温度急剧变化,反应过程难以控制,制得的粉体粒径与成分不均匀,且反应副产物需要通过酸处理工艺去除,有较大的环境风险。本文以二氧化锆、硼砂为原料,以化学性质较为稳定、成本较低的硅粉为还原剂,采用硅热还原法制备ZrB2粉体。在硅热还原反应的基础上,通过加入钠的含氧酸盐引入Na2O,吸收硅热还原反应的副产物Si O2,将其转变为水溶性的硅酸钠,实现纯相ZrB2陶瓷粉体的环境友好制备。本文主要研究了未添加钠的含氧盐与添加不同种类钠的含氧盐对实验的影响,并分别在三种体系内探究了反应温度、反应时间、原料配比等工艺条件对反应进程、产物物相组成和形貌结构的影响,并根据实验结果研究其反应机理。结果表明:（1）以ZrO2、Na2B4O7为原料,Si粉为还原剂,通过硅热还原法可以在较低温度下（1200℃）合成ZrB2。通过升高反应温度和延长反应时间,促进ZrB2的合成。硅粉和硼砂用量补偿性增加也能促进反应正向进行。（2）通过添加钠的含氧酸盐SS-L引入Na2O后,较未引入Na2O体系,合成ZrB2所需温度降低200℃。随反应温度升高、反应时间延长,反应完成度增加。该体系产物中硅酸盐可以较多溶解在热水中,产物纯度较高,ZrB2晶粒呈极薄的多边片状,平均晶粒尺寸为0.9μm。（3）通过添加钠的含氧酸盐SS-H引入Na2O后,在1200℃保温3h条件下制得了ZrB2粉体。随反应温度升高、反应时间延长,反应完成度增加。增加20 wt%的硅粉用量,有效降低反应所需温度条件至1000℃保温3h。（4）通过钠的含氧酸盐的方式引入Na2O后,可与Na2B4O7在高温下形成一定量的熔体,改善了传质过程,同时Na2O可以吸收硅热还原反应的副产物Si O2,副产物硅酸钠的钠硅比从1:5降低为1:2,形成水溶性较好的Na2Si2O5,可通过热水洗涤去除,促进了硅热还原反应的进行。热力学计算结果也表明:在实验研究温度范围内,钠盐的加入明显降低了反应体系的ΔG,反应体系的粘度也有所下降。（5）不引入Na2O时,硅热还原反应主要发生于Si的表面,Si、ZrO2与Na2B4O7熔体中的B2O3在Si的表面发生反应;引入Na2O后,ZrO2可形成中间相Na2Zr Si2O7,增加了反应活性,反应进程发生明显变化。（6）ZrO2分别与碳酸钠、草酸钠、乙酸钠、柠檬酸钠反应,可以在较低温度下（900℃）预合成锆酸钠。以锆酸钠、Na2B4O7为原料,Si粉为还原剂可以合成ZrB2,但反应机理、副产物的分离提纯等还需要进一步研究。
张胜辉[3]（2020）在《ZrB2抗氧化性能提升及其机理研究》文中进行了进一步梳理随着航空航天事业的发展和对太空探索的不断追求,超高温陶瓷材料的应用需求日益增大,对超高速飞行器所应用的热防护材料提出了更高的要求。超高温陶瓷材料包括硼化物、碳化物和金属材料等。ZrB2属于硼化物的一种,具有极强的共价键,熔点高达3040oC,具有较高的化学稳定性、高热导率和电导率,适应于极端环境,在航空航天领域有广阔的应用前景。但是,在ZrB2作为热防护材料,在实际应用中易发生氧化从而限制了其应用,因此如何提高ZrB2的抗氧化性一直是航空航天领域所面临的难题。本文针对ZrB2高温氧化问题展开主要研究,重点开展对ZrB2陶瓷粉体、包覆型ZrB2@MFx陶瓷材料抗氧化性能提升及疏水性能的研究,从而为下一代飞行器所用热防护材料提供技术支撑。本论文主要研究内容如下:（1）根据化学反应合成ZrB2的方程,计算出合成ZrB2的化学反应理论温度为1509oC,在制备ZrB2的起始原料中,添加不同量的氟化物,使其在高温状态下形成熔融状态的玻璃相包覆在生成物ZrB2的表面（简称ZrB2@MFx）,形成稳定的保护层,形成稳定的“保护层”能够有效地隔绝空气中的氧扩散进入ZrB2陶瓷材料内部,从而提高ZrB2在700oC1200oC温度段的抗氧化性能;（2）高温抗氧化性和水解性能,研究200oC1400oC温度段变化范围内,制备的包覆型ZrB2@MFx陶瓷粉体高温氧化行为变化,探究合成ZrB2起始原料中氟化物的添加量对制备包覆型ZrB2@MFx陶瓷粉体高温抗氧化性能提升的实质贡献,解释ZrB2@MFx陶瓷材料高温条件下微观形貌、物相变化,构建包覆型ZrB2@MFx陶瓷粉体高温抗氧化机理模型,结合ZrB2的亲水特性和氟化物的疏水特性,探究制备的ZrB2和ZrB2@MFx两种粉体经200oC水热处理条件下材料的疏水性能;（3）ZrB2@MFx涂层制备及性能表征,采用等离子喷涂技术,根据制备包覆型ZrB2@MFx陶瓷粉体的最佳合成工艺,将ZrB2@MFx陶瓷粉体制备成涂层,系统研究等离子喷涂工艺如喷涂功率、送粉速率、涂层厚度、晶粒大小和微观形貌等对涂层性能的影响,探究不同氟化物掺杂量对制备ZrB2@MFx涂层的抗氧化性和疏水性能的影响。
陈琪,李同起,张大海,马峻峰[4]（2020）在《ZrB2材料的制备工艺与应用》文中认为ZrB2陶瓷材料具有耐高温、抗热震、抗氧化的特性,且在超高温陶瓷中具有较低的理论密度,使其成为航空航天等超高温领域中最具吸引力的材料之一。本文分别就ZrB2材料的结构性能、高温氧化机制、粉体合成、复合材料及其涂层的制备工艺等方面进行了综述。
崔宇航,马玉夺,孙文韦,杨勇,董艳春,王磊,王亮,王铀[5]（2019）在《硼化锆基复合涂层的研究进展》文中研究表明综述了ZrB2基复合涂层的制备方法,并介绍了ZrB2基复合涂层的研究发展趋势。重点介绍了热喷涂在ZrB2基复合涂层制备中的优势,详细阐述了热喷涂在ZrB2基复合涂层制备中的应用,并对其进行了总结和展望。其中热喷涂反应合成ZrB2基复合涂层能够解决由于原料熔点过高而造成粉末熔化状态较差的问题,从而改善涂层的质量并提升涂层的性能。文中指出热喷涂反应合成ZrB2基复合涂层能否达到理想使用要求的关键因素是前驱体粉末的成分设计,并提出了前驱体粉末的成分设计及优化需考虑的问题。
苗路路[6]（2019）在《二硼化锆—碳化锆—氧化铝复合涂层的研究》文中提出硼化锆（ZrB2）作为超高温陶瓷材料,具有高熔点、高硬度、低密度、良好的化学稳定性和高热电导性等优异性能,但其高温抗氧化性能和耐烧蚀性较差。目前,利用等离子喷涂法制备ZrB2涂层及复合涂层具有广阔的应用前景,但该方法存在涂层缺陷多、孔隙率高、致密度低等问题,如何提高涂层质量和性能成为主要问题。本课题采用等离子喷涂法制备ZrB2-ZrC-Al2O3复合涂层,并在喷涂复合粉中添加SiC作为增强相。本文对比研究了等离子喷涂ZrB2-ZrC-Al2O3和ZrB2-ZrC-Al2O3-SiC以及反应体系Zr O2-B4C-Al和Zr O2-B4C-Al-SiC四种原料体系制备ZrB2-ZrC-Al2O3基复合涂层的组织结构与性能（硬度、韧性、摩擦磨损性能、抗热震性能、抗高温氧化性能和耐烧蚀性能）;计算了Zr O2-B4C-Al-SiC体系的热力学反应条件;揭示了Zr O2-B4C-Al-SiC体系在等离子喷涂过程中的反应机理和涂层的形成机制。等离子喷涂ZrB2-ZrC-Al2O3和ZrB2-ZrC-Al2O3-SiC两种体系所得涂层未发生明显的物相变化,仅发生部分氧化,涂层没有明显的层状组织,涂层形貌表现出包覆与被包覆的形态,涂层孔洞较多,致密度低。两种反应体系Zr O2-B4C-Al和Zr O2-B4C-Al-SiC涂层在喷涂过程中发生反应,生成了ZrB2和ZrC,涂层组织致密且涂层呈现明显的河流花样,涂层质量明显优于两种直接喷涂体系涂层;第二相SiC的加入可以起到抑制晶粒长大的作用,使涂层晶粒更细小。Zr O2-B4C-Al-SiC体系的反应机理为:复合粉中率先熔化的Al包裹着Zr O2、B4C和SiC颗粒,熔融的Al与Zr O2颗粒发生反应生成Al2O3和活性的Zr原子,生成的活性Zr原子与B4C发生反应,生成ZrB2和ZrC;而SiC以第二相存在于这些新相中。反应产物在高速高热等离子焰流的携带下,快速撞击到基体材料表面,在基体表面铺展沉积形成涂层。研究结果为:ZrB2-ZrC-Al2O3-SiC体系复合涂层的显微硬度最高(1280.85 HV0.1),Zr O2-B4C-Al-SiC体系涂层的显微硬度离散性最好（9.54）。Zr O2-B4C-Al-SiC体系复合涂层的韧性最好,SiC的加入对提高涂层的韧性起到积极作用,并且Zr O2-B4C-Al-SiC体系复合涂层的摩擦磨损性能和抗热震性能都优于其他三种复合涂层。Zr O2-B4C-Al-SiC和Zr O2-B4C-Al两种体系的抗氧化性能优于ZrB2-ZrC-Al2O3和ZrB2-ZrC-Al2O3-SiC体系的。四种体系复合涂层在等离子烧蚀下表现出不同的烧蚀机制。ZrB2-ZrC-Al2O3-SiC体系涂层的耐烧蚀性优于其他三种体系的,SiC的添加提高了ZrB2-ZrC-Al2O3体系涂层的耐烧蚀性,却对反应体系涂层的耐烧蚀性没有提高。
周健[7]（2019）在《ZrB2-Mo5SiB2陶瓷复合材料的制备工艺和性能研究》文中研究表明二硼化锆（ZrB2）陶瓷具有高熔点、高强度、高硬度、好的导电导热性等优异的综合性能,是超高温陶瓷（UHTCs）家族中最有应用前景的材料之一。但是,难烧结、韧性较差和高温抗氧化性能差等缺点也限制了ZrB2陶瓷的应用发展,本文主要针对ZrB2陶瓷以上三个缺点,采用复合技术,改良其性能,促进其在航空航天领域内的应用发展。本文首先选择Mo粉、Si粉和B粉为起始原料,通过机械合金化的工艺得到Mo-Si-B混合粉体,然后,将其与ZrB2粉混合,通过热压烧结工艺制出ZrB2-Mo5SiB2陶瓷基复合材料,Mo5SiB2即具有合金的特性,可以提高ZrB2陶瓷的韧性,又具有较高的熔点,在高温条件下氧化后的产物之一SiO2能附着ZrB2陶瓷的表面,提升其抗氧化性能。论文主要研究了原料配方、烧结工艺参数等因素对ZrB2-Mo5SiB2陶瓷基复合材料的相组成、显微结构、力学性能和抗氧化性能的影响规律,借助X射线衍射仪（XRD）和扫描电子显微镜（SEM）对制备的材料进行物相组成分析和微观形貌观察;分别测试样品的相对密度、维氏硬度、抗弯强度、断裂韧性等室温力学性能;利用高温静态氧化法测试样品的高温抗氧化性能,并探究其氧化机理;为制备出高性能的ZrB2-Mo5SiB2陶瓷基复合材料提供了技术支持和理论参考,所得主要的研究结果如下:将Mo粉、Si粉和B粉按照5:1:2的摩尔比经球磨混合后粉体的XRD图谱中只有Mo峰,没有Si峰和B峰,说明不同球磨时间均得到了（Si、B）Mo固溶体。并且随着球磨时间的增加,Mo峰有左移的趋势,说明Si和B固溶Mo的比例越来越高,Mo的晶格畸变越来越大。SEM观察经不同球磨时间后的Mo-Si-B混合粉体发现:Mo-Si-B混合粉体的颗粒粒度随着球磨时间的增加而减小,但是,当球磨时间大于24h后,混合粉体出现较明显的团聚现象。在30MPa压力、保温60min、氩气（Ar）条件下,选取1800°C、1850°C和1900°C三个烧结温度,经热压烧结制备得到ZrB2-Mo5SiB2陶瓷基复合材料。经1800°C和1850°C烧结的两组复合材料的致密度、维氏硬度、抗弯强度和断裂韧性,均随着Mo-Si-B含量的增加而增加,当烧结助剂Mo-Si-B含量为40 wt.%时在相同烧结温度条件下所制备样品性能达到最大值。烧结温度为1900°C时所制备复合材料的致密度、维氏硬度、抗弯强度和断裂韧性随着Mo-Si-B含量的增加先增加后减小,当烧结助剂Mo-Si-B含量为30wt.%时在相同烧结温度条件下所制备样品性能达到最大值。其中在1850°C热压烧结制备含有40 wt.%烧结助剂的ZrB2-Mo5SiB2陶瓷基复合材料的综合性能最优,其相对密度为98.40%、维氏硬度值为17.06±1.02GPa、抗弯强度值为400±16 MPa、断裂韧性值为7.2±0.24MPa·m1/2。采用高温静态氧化法测定热压烧结制备ZrB2-Mo5SiB2陶瓷基复合材料的抗氧化性能。分别选取1300°C、1400°C和1500°C三个氧化温度点,经过30min的氧化后,测试复合材料样品在不同温度氧化后的质量变化和残余抗弯强度变化,利用SEM-EDS观察氧化后样品的表面微观形貌和氧化层横截面。ZrB2-Mo5SiB2陶瓷复合材料的增重量随着Mo-Si-B共同含量的增加呈明显的下降趋势。随着氧化温度的增加,样品氧化后的质量变化随之增大,高温氧化过程中,样品表面氧化形成的硅酸盐玻璃相的厚度随着Mo-Si-B共同含量的增加而增加,从而起到阻碍氧元素扩散的作用,提高了ZrB2陶瓷材料高温下的抗氧化性能;样品经1400°C和1500°C的氧化后,表面形成了大量片状的ZrO2层,以B2O3和SiO2的玻璃相分布在片状晶的晶界。
张琪[8]（2018）在《硼化锆基复合涂层的研究》文中进行了进一步梳理硼化锆（ZrB2）具有的极高的熔点、强度和硬度,以及低的热膨胀系数,此外还具有良好的化学稳定性和耐热烧蚀等优异性能,等离子喷涂ZrB2涂层具有广阔的应用前景。但目前采用直接等离子喷涂ZrB2复合粉制备ZrB2基复合涂层存在涂层孔隙率高、致密度低的问题,涂层质量和性能有待进一步提高。本研究为了解决以上问题,采用反应等离子喷涂的方法制备ZrB2基复合涂层。本文对比研究了直接等离子喷涂ZrB2-ZrC和ZrB2-ZrC-Al2O3以及反应等离子喷涂Zr-B4C和ZrO2-B4C-Al四种原料体系制备ZrB2基复合涂层的组织结构与性能（硬度、韧性、结合强度、摩擦磨损性能、抗热震性能和耐烧蚀性能）;揭示了Zr-B4C和ZrO2-B4C-Al体系在等离子喷涂过程中的反应机理以及复合涂层的形成机制;详细研究了喷涂功率、喷涂距离、喂料粒度、喂料固含量和原料配比对反应等离子喷涂ZrO2-B4C-Al体系复合涂层的组织结构和性能的影响。直接等离子喷涂ZrB2-ZrC和ZrB2-ZrC-Al2O3体系复合粉所得涂层的物相与原料基本一致,仅发生少量氧化。而等离子喷涂Zr-B4C体系复合粉所得涂层主相为ZrB2和ZrC,等离子喷涂ZrO2-B4C-Al体系复合粉所得涂层主相为ZrB2、ZrC和Zr0.9Al0.1O1.95,说明等离子喷涂过程中两体系反应较充分。对比四种体系复合涂层的组织结构发现,等离子喷涂ZrO2-B4C-Al体系复合粉所得涂层组织致密、层状结构明显、且细晶颗粒状ZrB2和ZrC均匀分布,涂层质量明显优于其他三种体系复合涂层。Zr-B4C和ZrO2-B4C-Al两原料体系的反应机理均可以用“熔融—扩散—反应”机制进行描述。Zr-B4C体系复合粉进入等离子焰流后,Zr熔化包裹B4C颗粒,两者之间产生扩散,反应生成ZrB2和ZrC。ZrO2-B4C-Al体系复合粉进入等离子焰流后,Al熔化包裹ZrO2和B4C颗粒,液态Al与ZrO2颗粒之间扩散反应生成Zr原子和Al2O3,随后Zr原子与B4C反应生成ZrB2和ZrC。通过正交试验和各个影响因素的研究得出在本文实验条件下等离子喷涂ZrO2-B4C-Al体系复合粉制备ZrB2基复合涂层的最优工艺参数分别为喷涂功率35 kW、喷涂距离为10 cm、料浆固含量为30%、喷涂喂料粒度为-200目300目以及ZrO2、B4C和Al三者质量比为65:12:23。与ZrB2-ZrC、Zr-B4C和ZrB2-ZrC-Al2O3三种原料体系涂层相比,等离子喷涂ZrO2-B4C-Al体系复合粉所得涂层具有更高的硬度(1278 HV0.1)、韧性、结合强度（26.7 MPa）和摩擦磨损性能。利用反应等离子喷涂ZrO2-B4C-Al体系制备的ZrB2基复合涂层的抗热震性能和耐烧蚀性能明显优于直接等离子喷涂ZrB2-ZrC-Al2O3体系复合涂层。
李建[9]（2017）在《Csf/ZrB2-ZrSi2超高温陶瓷复合材料的低温制备技术及强韧机理研究》文中进行了进一步梳理近年来,高超声速飞行器由于其巨大的军事价值已成为国内外的研究热点。在穿越大气层过程中,高超声速飞行器会经历强烈的气动热效应,尤其是其鼻锥和翼前缘,表面温度可达2000 ℃以上,因此传统的热防护材料已很难适用于如此苛刻的服役环境。二硼化锆（ZrB2）作为一种超高温陶瓷,由于其高熔点、高热导、低密度以及优良的抗氧化、耐烧蚀等特点,被认为是高超声速飞行器鼻锥、翼前缘等关键部位的理想候选材料。然而,ZrB2陶瓷较差的可烧结性以及本质的脆性在一定程度上限制了其应用。针对上述问题,向ZrB2陶瓷中添加烧结助剂以及采用短切纤维增韧成为现研究阶段最有效的解决方法之一。然而,纤维增韧ZrB2陶瓷基复合材料在热压制备过程中存在如下几个问题:首先,所需的烧结温度过高,即使在添加烧结助剂的情况下,仍然需要较高的烧结温度才能实现完全致密化,需要对烧结助剂进行优选;在烧结过程中,基体中的元素容易与纤维发生化学反应,导致纤维发生腐蚀,并且随着烧结温度的提升以及保温时间的延长,纤维的腐蚀程度逐渐加重;另一方面,纤维在向基体的引入过程中,纤维的分散均匀性也是影响材料微观组织结构和性能的一个重要因素。因此,研究纤维增韧ZrB2基复合陶瓷的低温制备技术及强韧性机理对改善其服役性能具有十分重要的意义。为了进一步降低烧结温度并实现ZrB2陶瓷的快速致密化,本文采用二硅化锆（ZrSi2）作为烧结助剂,首先通过调节烧结助剂含量和烧结温度的变化,优化烧结助剂的含量和烧结温度。然后,在此基础之上采用短切碳纤维（Csf）进行增韧,热压烧结了 Csf/ZrB2-ZrSi2超高温陶瓷基复合材料。期间,通过调节纤维含量、纤维表面活性以及纤维/基体界面,提升Csf/ZrB2-ZrSi2系复合陶瓷的断裂韧性。本文的主要实验内容与结果如下:（1）通过添加ZrSi2烧结助剂,实现了 ZrB2基复合陶瓷的低温快速致密化。研究表明,ZrSi2含量和烧结温度均对ZrB2-ZrSi2的密实行为产生显着影响。首先,随着ZrSi2含量增加,密实化速度逐渐提升,并且起始密实化温度逐渐降低;其次,随着烧结温度的上升,密实化速度逐渐提升,并且密实化进程逐渐趋于完善;当ZrSi2含量达20vol%时,可在1550℃热压烧结出相对密度约为99%的ZrB2-ZrSi2复合陶瓷。（2）通过添加Csf作为增韧相,可以明显提升ZrB2-ZrSi2复合陶瓷的断裂韧性。研究发现,当纤维含量为5、10、20 vol%时,其在基体中的分散较为均匀,然而当纤维含量达到30vol%时,便开始出现明显的纤维团聚现象,从而使Csf/ZrB2-ZrSi2的力学性能显着下降。整体来讲,当纤维含量为20vol%时,Csf/ZrB2-ZrSi2的断裂韧性最高,同ZrB2-ZrSi2复合陶瓷相比,大约提升了 55%。同时也发现,在制备Csf/ZrB2-ZrSi2复合材料过程中,机械球磨对纤维形成了研磨损伤,并且在烧结过程中,纤维发生了化学腐蚀;研磨损伤和化学腐蚀导致纤维性能降级,使得纤维的增韧效果受限。（3）为了降低基体元素对纤维的化学腐蚀,通过纤维的高温热处理,使纤维表面活性降低,从而明显抑制了其在热压烧结过程中的化学腐蚀。结果发现,将纤维在高温热处理后,纤维高温热稳定性明显改善、石墨化程度有所提高、活性含氧官能团含量显着下降、碳氧比（C/O）大幅增加,从而导致基体元素对纤维的腐蚀程度明显减轻,使Csf/ZrB2-ZrSi2复合材料的断裂韧性进一步提升了 11%。（4）为了弱化球磨导致的纤维研磨损伤,采用胶体分散工艺代替球磨分散工艺,有效地避免了球磨对纤维造成的研磨损伤。结果显示,胶体分散能够使纤维较为均匀的分散于基体之中,并且纤维长度保持率也得到明显提升。此外,胶体分散过程中所采用的辅助材料,在高温烧结过程中不仅可以有效保护纤维,而且可以与烧结助剂形成新的纳米尺度耐高温相,从而实现了对基体相成分的优化,并进一步提升了材料的力学性能。
黄泽泽[10]（2017）在《原位合成ZrB2复合陶瓷自增韧探索研究》文中研究说明二硼化锆具有极高的熔点、硬度、化学稳定性、良好的导电导热性等优良特性,因此在航空航天、耐火、切削、电极等领域有着广泛的应用前景。但是,ZrB2难以烧结致密、高温下易氧化及抗热震能力差,使其实用化困难,如何获得高致密ZrB2陶瓷并提高其高温抗氧化性和抗热震性,是ZrB2陶瓷研究的一个热点。本文针对传统热压烧结的局限性,提出热压烧结原位合成的方法,成功制备了 ZrB2陶瓷,研究了不同烧结助剂对材料物相组成、微观形貌和力学性能的影响。对比分析了不同组分和烧结助剂条件下对生成陶瓷材料的物相、组织结构和陶瓷性能的影响规律。本论文以Zr-BN-Al为研究体系,通过改变原料之间的配比,理论上生成ZrB2、ZrN、AlN三种物相,对理论上可能发生的反应,通过热力学计算的结果分析可以推断出,设计的反应在热力学上可以顺利进行。本实验采用两种烧结助剂Yb203和MoSi2,在烧结温度为1800℃和压力55MPa条件下,热压烧结原位合成ZrB2陶瓷;当以Yb203为烧结助剂时,添加量为5 wt%,保温时间分别为30、60和90min;结果分析表明,随着锆的百分含量的增加和保温时间的延长,样品的抗弯强度逐渐增加,由于晶粒的异向生长,生成板状结构,增加了吸收能量的机制,使得样品的抗弯强度不断提高。在保温时间为90分钟,锆的百分含量为66.9%时,样品具有综最高的抗弯强度745 MPa,此时材料对应的维氏硬度、相对密度和气孔率分别为18.28GPa、99.6%和0.09%.当以MoSi2为烧结助剂时,保持保温时间60min,由于二硅化钼不仅可以与ZrB2之间形成Si-O-B玻璃相,在大于800℃具有良好的塑性变形,还可以促进了 ZrB2颗粒的滑移和重排,同时填充了 ZrB2骨架结构留下的孔洞,从而提高了材料的烧结性能。通过改变MoSi2的添加量,分别为5 wt%、10 wt%和15 wt%;结果表明,材料的维氏硬度、抗弯强度和相对密度都随着体系锆和二硅化钼的百分含量增多而增大。当锆的百分含量最大59.9%,MoSi2的添加量为15 wt%时,材料的维氏硬度、抗弯强度、相对密度和气孔率,分别达到了 24.41GPa、1135MPa、99.98%和0.06%,材料的力学性能达到最优。
二、ZrB_2系陶瓷材料的研究进展（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、ZrB_2系陶瓷材料的研究进展（论文提纲范文）
（1）硼化物陶瓷颗粒增强铌钛基复合材料的室温与高温特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 选题背景及研究意义 |
| 1.2 高温材料在电力行业的应用前景 |
| 1.2.1 燃气轮机热端部件用材 |
| 1.2.2 发电机组测温热电偶保护管用材 |
| 1.2.3 煤粉炉燃烧器喷嘴用材 |
| 1.3 高温材料研究现状 |
| 1.3.1 高温金属及合金 |
| 1.3.1.1 超合金 |
| 1.3.1.2 铂族金属 |
| 1.3.1.3 难熔金属及其合金 |
| 1.3.1.4 金属间化合物 |
| 1.3.2 高温陶瓷 |
| 1.3.3 高温复合材料 |
| 1.3.3.1 碳/碳复合材料 |
| 1.3.3.2 陶瓷基复合材料 |
| 1.3.3.3 金属基复合材料 |
| 1.3.4 超高温陶瓷颗粒增强难熔金属基复合材料研究现状 |
| 1.3.4.1 颗粒增强Al、Mg、 Ti、Cu、Ni基复合材料 |
| 1.3.4.2 颗粒增强难熔金属基复合材料 |
| 1.4 高温材料制备方法 |
| 1.5 本文实验材料的选择及其性质 |
| 1.5.1 难熔金属基体的选择及可行性分析 |
| 1.5.2 超高温陶瓷颗粒的选择及可行性分析 |
| 1.6 本文主要研究内容 |
| 第2章 实验材料与研究方法 |
| 2.1 原材料与制备工艺 |
| 2.1.1 Nb-xTi基体合金材料的制备 |
| 2.1.2 xZrB_2-NbTi陶瓷颗粒增强难熔金属基复合材料的制备 |
| 2.2 组织结构分析 |
| 2.2.1 XRD相组成 |
| 2.2.2 SEM微观形貌 |
| 2.2.3 TEM点阵 |
| 2.2.4 EDS元素分布 |
| 2.2.5 致密度 |
| 2.3 力学性能分析 |
| 2.3.1 显微硬度 |
| 2.3.2 常温断裂韧性 |
| 2.3.3 高温断裂韧性 |
| 2.3.4 常温压缩 |
| 2.3.5 高温压缩 |
| 2.4 高温抗氧化性能分析 |
| 第3章 Nb-xTi合金材料组织结构及力学性能分析 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 Nb-Ti合金的相组成及微观形貌 |
| 3.2.1 XRD物相分析 |
| 3.2.2 SEM形貌及EDS元素分布分析 |
| 3.2.3 TEM点阵分析 |
| 3.3 Nb-Ti合金的韧化机制及断口形貌 |
| 3.4 Nb-Ti合金的强化机制及压缩特性 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 xZrB_2-NbTi复合材料组织结构及室温力学性能分析 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 xZrB_2-NbTi材料相组成及微观形貌 |
| 4.2.1 XRD物相分析 |
| 4.2.2 SEM形貌及EDS元素分布分析 |
| 4.3 xZrB_2-NbTi材料的烧结及致密化过程 |
| 4.4 xZrB_2-NbTi材料室温断裂韧性及韧化机制 |
| 4.5 xZrB_2-NbTi材料室温压缩性能及强化机制 |
| 4.6 本章小结 |
| 第5章 xZrB_2-NbTi复合材料高温力学性能分析 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 复合材料高温压缩应力-应变曲线 |
| 5.2.1 实验温度对复合材料高温压缩性能的影响 |
| 5.2.2 陶瓷相含量对复合材料高温压缩性能的影响规律 |
| 5.3 复合材料高温断裂韧性 |
| 5.4 复合材料高温压缩断口形貌 |
| 5.5 复合材料高温断裂韧性断口形貌 |
| 5.6 复合材料高温强化机制及失效模式分析 |
| 5.7 复合材料高温增韧机制及断裂机理分析 |
| 5.8 本章小结 |
| 第6章 xZrB_2-NbTi复合材料高温氧化行为 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 xZrB_2-NbTi复合材料氧化动力学曲线分析 |
| 6.3 氧化产物相组成及微观形貌分析 |
| 6.4 xZrB_2-NbTi复合材料高温氧化机理分析 |
| 6.5 本章小结 |
| 第7章 结论与展望 |
| 7.1 结论 |
| 7.2 主要创新点 |
| 7.3 研究展望 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间发表的论文及其它成果 |
| 攻读博士学位期间参加的科研工作 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
（2）纯相ZrB2粉体的硅热还原法制备（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 文献综述 |
| 1.1 ZrB_2的应用 |
| 1.1.1 耐火材料 |
| 1.1.2 超高温陶瓷 |
| 1.1.3 其他应用 |
| 1.2 ZrB_2粉体的制备方法 |
| 1.2.1 固相法 |
| 1.2.2 液相法 |
| 1.2.3 气相法 |
| 1.3 本课题的研究内容及目的 |
| 1.3.1 研究目的 |
| 1.3.2 研究内容 |
| 第2章 实验 |
| 2.1 实验原料 |
| 2.2 实验设备 |
| 2.3 研究方案及技术路线 |
| 2.4 测试方法 |
| 第3章 热力学计算 |
| 3.1 吉布斯自由能 |
| 3.2 粘度 |
| 3.3 本章小结 |
| 第4章 ZrB_2粉体的硅热还原法合成制备 |
| 4.1 实验过程 |
| 4.2 实验结果与讨论 |
| 4.2.1 反应温度对产物物相组成的影响 |
| 4.2.2 反应时间对产物物相组成的影响 |
| 4.2.3 物料配比对产物物相组成的影响 |
| 4.2.4 产物微观形貌 |
| 4.3 本章小结 |
| 第5章 SS-L对硅热还原法合成ZrB_2 粉体的影响 |
| 5.1 实验过程 |
| 5.2 实验结果与讨论 |
| 5.2.1 反应温度对产物物相组成的影响 |
| 5.2.2 反应时间对产物物相组成的影响 |
| 5.2.3 物料配比对产物物相组成的影响 |
| 5.2.4 微观形貌 |
| 5.3 本章小结 |
| 第6章 SS-H对硅热还原法合成ZrB_2 粉体的影响 |
| 6.1 实验过程 |
| 6.2 实验结果与讨论 |
| 6.2.1 反应温度对产物物相组成的影响 |
| 6.2.2 反应时间对产物物相组成的影响 |
| 6.2.3 物料配比对产物物相组成的影响 |
| 6.2.4 微观形貌 |
| 6.3 反应机理探讨 |
| 6.4 本章小结 |
| 第7章 锆酸钠的预合成及其对ZrB_2粉体合成的影响 |
| 7.1 锆酸钠的预合成 |
| 7.2 锆酸钠进行硅热还原反应 |
| 7.3 本章小结 |
| 第8章 结论 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录 攻读硕士学位期间发表的论文 |
（3）ZrB2抗氧化性能提升及其机理研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.2 ZrB_2 基超高温陶瓷研究进展 |
| 1.2.1 ZrB_2 陶瓷简介 |
| 1.2.2 ZrB_2 基超高温陶瓷国内外研究现状 |
| 1.2.3 ZrB_2 陶瓷粉体的常用合成方法 |
| 1.3 ZrB_2 基超高温陶瓷抗氧化性质 |
| 1.3.1 ZrB_2 高温氧化行为研究 |
| 1.3.2 ZrB_2 陶瓷复合材料的抗氧化提升机理 |
| 1.3.3 ZrB_2 抗氧化性研究目的及意义 |
| 1.3.4 ZrB_2 电热性能研究 |
| 1.3.5 ZrB_2 致密化研究 |
| 1.4 本文研究内容、研究目标及创新点 |
| 1.4.1 本文主要研究内容 |
| 1.4.2 本文研究目标 |
| 1.4.3 本文创新点 |
| 1.5 论文章节安排 |
| 第二章 高纯度ZrB_2最优制备工艺 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 实验方案设计 |
| 2.3 实验原料与实验设备 |
| 2.4 ZrB_2 合成工艺探究 |
| 2.4.1 制备ZrB_2物相组成及形貌分析 |
| 2.4.1.1 物相分析 |
| 2.4.1.2 制备ZrB_2样品微观形貌分析 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 包覆对ZrB_2陶瓷粉体抗氧化性能的影响 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验原料及设备 |
| 3.3 包覆型ZrB_2@MF_x的合成及物性分析 |
| 3.3.1 包覆型ZrB_2@MF_x合成原料组分配比 |
| 3.3.2 制备ZrB_2@MF_x陶瓷粉体物相分析 |
| 3.3.3 改进组分配比ZrB_2@MF_x陶瓷粉体制备 |
| 3.3.3.1 包覆型ZrB_2@LaF_3 陶瓷粉体物相分析 |
| 3.3.3.2 包覆型ZrB_2@LaF_3 陶瓷粉体微观形貌分析 |
| 3.4 包覆型ZrB_2@MF_x陶瓷粉体抗氧化模型构建 |
| 3.5 ZrB_2@MF_x陶瓷粉体抗氧化性能研究 |
| 3.5.1 包覆型ZrB_2@MF_x陶瓷复合粉体微观结构变化 |
| 3.5.2 包覆型ZrB_2@MF_x陶瓷粉体形貌表征 |
| 3.5.3 包覆型ZrB_2@MF_x陶瓷粉体抗氧性能表征 |
| 3.6 本章小结 |
| 第四章 包覆对ZrB_2水解性能的影响 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 包覆型ZrB_2@LaF_3 疏水性能研究 |
| 4.3 包覆型ZrB_2@LaF_3 高温水解性能研究 |
| 4.3.1 包覆型ZrB_2@LaF_3 高温水解微观形貌表征 |
| 4.3.2 包覆型ZrB_2@LaF_3 陶瓷粉体XPS表征 |
| 4.3.3 包覆型ZrB_2@LaF_3 水热处理产物质量分数变化 |
| 4.4 涂层型ZrB_2@LaF_3 疏水性能研究 |
| 4.4.1 涂层型ZrB_2@LaF_3 的制备 |
| 4.4.2 涂层型ZrB_2@LaF_3 高温水解性能研究 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 全文总结与展望 |
| 5.1 全文总结 |
| 5.2 工作展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间取得的成果 |
（4）ZrB2材料的制备工艺与应用（论文提纲范文）
| 0 引 言 |
| 1 ZrB2晶体结构与性能 |
| 1.1 ZrB2晶体结构 |
| 1.2 ZrB2高温氧化过程 |
| 2 ZrB2材料的制备工艺 |
| 2.1 ZrB2粉体的制备工艺 |
| (1)直接合成法 |
| (2)还原反应法 |
| (3)自蔓延高温合成法(SHS) |
| (4)固相分解法 |
| (5)机械化学法(Mechanochemical Process) |
| (6)溶胶-凝胶法(Sol-gel) |
| 2.2 ZrB2系材料的烧结致密化工艺 |
| (1)热压烧结(Hot-pressing Sintering) |
| (2)无压烧结(Pressureless Sintering) |
| (3)放电等离子体烧结(Spark Plasma Sintering) |
| (4)反应热压烧结(Reactive Hot-pressing Process) |
| 2.3 ZrB2涂层的制备工艺 |
| (1)包埋法(Pack Cementation) |
| (2)浆料法(Slurry Impregnation) |
| (3)化学气相沉积法(CVD) |
| (4)等离子喷涂法(Plasma Spraying) |
| 3 ZrB2及其复合材料的应用 |
| 3.1 耐高温材料 |
| 3.2 特殊电极材料 |
| 3.3 涂层材料 |
| 3.4 核控制材料 |
| 4 结 语 |
（5）硼化锆基复合涂层的研究进展（论文提纲范文）
| 1 硼化锆基复合涂层的制备方法研究现状 |
| 1.1 涂刷法 |
| 1.2 包埋法 |
| 1.3 电泳沉积技术 |
| 1.4 熔覆工艺 |
| 2 热喷涂技术制备硼化锆基复合涂层的研究现状 |
| 2.1 直接喷涂制备硼化锆基复合涂层 |
| 2.2 热喷涂反应合成硼化锆基复合涂层 |
| 3 硼化锆基复合涂层的成分优化 |
| 4 结语 |
（6）二硼化锆—碳化锆—氧化铝复合涂层的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 ZrB_2-SiC复合陶瓷的优点及其制备方法的研究现状 |
| 1.2.2 ZrB_2-SiC复合陶瓷涂层的优点及其制备方法的研究现状 |
| 1.2.3 热喷涂ZrB_2-SiC复相陶瓷涂层的研究现状 |
| 1.2.4 Zr-B_4C-SiC、ZrO_2-B_4C-Al体系反应的研究现状 |
| 1.2.5 本课题设计的理论依据 |
| 1.3 研究内容 |
| 第二章 实验原理、材料与方法 |
| 2.1 实验原理 |
| 2.2 实验材料 |
| 2.3 复合喷涂喂料的制备 |
| 2.4 复合涂层的制备工艺 |
| 2.4.1 喷涂设备 |
| 2.4.2 喷涂工艺 |
| 2.5 复合涂层的分析检测方法 |
| 2.5.1 组织结构分析 |
| 2.5.2 孔隙率 |
| 2.5.3 硬度及韧性 |
| 2.5.4 摩擦磨损性能 |
| 2.5.5 抗热震性能 |
| 2.5.6 高温氧化性能 |
| 2.5.7 耐烧蚀性能 |
| 第三章 反应喷涂体系热力学分析 |
| 3.1 体系热力学计算原理 |
| 3.1.1 体系自由能的计算 |
| 3.1.2 体系绝热燃烧温度的计算 |
| 3.2 ZrO_2-B_4C-Al-SiC体系的反应热力学分析 |
| 3.2.1 ZrO_2-B_4C-Al体系的反应自由能 |
| 3.2.2 ZrO_2-B_4C-Al体系的绝热燃烧温度 |
| 3.2.3 ZrO_2-Al-SiC体系反应的自由能 |
| 3.2.4 ZrO_2-Al-SiC体系的绝热燃烧温度 |
| 3.2.5 总结 |
| 第四章 复合涂层组织结构、反应机理及沉积凝固规律的研究 |
| 4.1 四种复合粉组织结构分析 |
| 4.1.1 复合粉物相分析 |
| 4.1.2 复合粉显微组织 |
| 4.2 四种复合涂层组织结构分析 |
| 4.2.1 复合涂层物相分析 |
| 4.2.2 复合涂层显微组织 |
| 4.3 两种直接喷涂体系涂层的形成机制 |
| 4.3.1 ZrB_2-ZrC-Al_2O_3 体系复合涂层的形成机制 |
| 4.3.2 ZrB_2-ZrC-Al_2O_3-SiC体系复合涂层的形成机制 |
| 4.4 ZrO_2-B_4C-Al体系复合涂层的反应机理及形成机制 |
| 4.4.1 ZrO_2-B_4C-Al体系复合粉的DTA/TG分析 |
| 4.4.2 ZrO_2-B_4C-Al体系复合粉在加热过程中的物相变化 |
| 4.4.3 ZrO_2-B_4C-Al体系复合涂层的形成机制 |
| 4.5 ZrO_2-B_4C-Al-SiC体系复合涂层的反应机理及形成机制 |
| 4.5.1 ZrO_2-B_4C-Al-SiC体系复合粉的DTA/TG分析 |
| 4.5.2 ZrO_2-B_4C-Al-SiC体系复合粉在加热过程中的物相变化 |
| 4.5.3 ZrO_2-B_4C-Al-SiC体系涂层的形成机制 |
| 4.6 本章小结 |
| 第五章 复合涂层的性能分析 |
| 5.1 四种复合涂层的孔隙率 |
| 5.2 复合涂层的硬度 |
| 5.3 四种复合涂层的韧性 |
| 5.3.1 涂层的断口分析 |
| 5.3.2 涂层的压痕分析 |
| 5.4 四种复合涂层的摩擦磨损性能 |
| 5.4.1 涂层的摩擦系数 |
| 5.4.2 涂层的磨痕表面轮廓和磨损率 |
| 5.4.3 涂层表面磨痕形貌及摩损机理分析 |
| 5.5 四种复合涂层的抗热震性能 |
| 5.5.1 涂层的热循环次数 |
| 5.5.2 热震过程中涂层的破坏形式 |
| 5.5.3 热震失效机理 |
| 5.6 四种复合涂层的高温氧化行为 |
| 5.6.1 涂层的高温氧化增重曲线 |
| 5.6.2 反应体系涂层高温氧化过程中的相变 |
| 5.7 四种复合涂层的耐烧蚀性能 |
| 5.7.1 涂层经热烧蚀后的物相分析 |
| 5.7.2 复合涂层热烧蚀后的表面形貌分析 |
| 5.7.3 复合涂层烧蚀机理分析 |
| 5.8 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间所取得的相关科研成果 |
| 致谢 |
（7）ZrB2-Mo5SiB2陶瓷复合材料的制备工艺和性能研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 选题意义和背景 |
| 1.2 ZrB_2超高温陶瓷材料的研究进展 |
| 1.2.1 ZrB_2的晶体特征和基本物理化学性能 |
| 1.2.2 第二相复合ZrB_2超高温陶瓷材料的研究进展 |
| 1.2.3 ZrB_2基超高温陶瓷的抗氧化性能的研究进展 |
| 1.2.4 ZrB_2基超高温陶瓷的应用领域 |
| 1.3 Mo_5SiB_2的研究进展 |
| 1.3.1 Mo_5SiB_2的结构性质 |
| 1.3.2 Mo_5SiB_2的应用前景 |
| 1.4 本研究课题的思路、来源、主要研究内容及创新点 |
| 1.4.1 本课题的来源 |
| 1.4.2 研究思路 |
| 1.4.3 研究内容 |
| 1.4.4 创新点 |
| 2 实验总体方案与实验设备 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 实验方案设计 |
| 2.3 实验原料及配比 |
| 2.3.1 实验原料 |
| 2.3.2 实验配比 |
| 2.4 实验设备 |
| 2.5 ZrB_2-Mo-Si-B陶瓷粉体的制备 |
| 2.5.1 Mo-Si-B机械合金化粉末的制备 |
| 2.5.2 ZrB_2粉末与Mo-Si-B机械合金化粉末混合 |
| 2.6 ZrB_2-Mo_5SiB_2复合材料的制备 |
| 2.7 性能测定与表征 |
| 2.7.1 密度的测定 |
| 2.7.2 显微硬度的测定 |
| 2.7.3 抗弯强度和断裂韧性的测定 |
| 2.7.4 抗氧化性能的测定 |
| 2.8 材料的物相组成和显微结构分析 |
| 2.8.1 物相分析 |
| 2.8.2 微观结构与显微分析 |
| 3 机械合金化制备(Si、B)Mo固溶体 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验方法 |
| 3.3 机械合金化制备(Si、B)Mo固溶体的性能测试与表征 |
| 3.3.1 机械合金化制备(Si、B)Mo固溶体物相组成 |
| 3.3.2 机械合金化制备(Si、B)Mo固溶体显微结构分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 热压反应制备ZrB_2-Mo_5SiB_2陶瓷复合材料的工艺及性能研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验方法 |
| 4.3 热压制备ZrB_2-Mo_5SiB_2陶瓷复合材料的性能测试与表征 |
| 4.3.1 热压制备ZrB_2-Mo_5SiB_2陶瓷复合材料物相组成 |
| 4.3.2 热压制备ZrB_2-Mo_5SiB_2陶瓷复合材料致密度分析 |
| 4.3.3 热压制备ZrB_2-Mo_5SiB_2陶瓷复合材料力学 |
| 4.3.4 热压制备ZrB_2-Mo_5SiB_2陶瓷复合材料显微结构分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 ZrB_2-Mo_5SiB_2超高温陶瓷复合材料的抗氧化性能研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 抗氧化实验样品与仪器设备 |
| 5.2.1 实验样品 |
| 5.3 实验方法 |
| 5.4 ZrB_2-Mo_5SiB_2陶瓷复合材料抗氧化性能表征 |
| 5.4.1 ZrB_2-Mo_5SiB_2陶瓷复合材料氧化后重量变化 |
| 5.4.2 ZrB_2-Mo_5SiB_2陶瓷复合材料氧化后的抗弯强度变化 |
| 5.4.3 ZrB_2-Mo_5SiB_2陶瓷氧化后XRD图谱分析 |
| 5.4.4 ZrB_2-Mo_5SiB_2陶瓷氧化后表面和断面微观形貌 |
| 5.5 ZrB_2-Mo_5SiB_2陶瓷复合材料氧化机理分析 |
| 5.6 本章小结 |
| 6 结论 |
| 参考文献 |
| 个人简历 |
| 致谢 |
（8）硼化锆基复合涂层的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 硼化锆基复相陶瓷的优点及其制备方法的研究现状 |
| 1.2.2 硼化锆基复相陶瓷涂层的优点及其制备方法研究现状 |
| 1.2.3 等离子喷涂硼化锆基复相陶瓷涂层的研究现状 |
| 1.2.4 Zr-B_4C体系反应的研究现状 |
| 1.2.5 ZrO_2-B_4C-Al体系反应的研究现状 |
| 1.2.6 本课题设计的理论依据 |
| 1.3 研究内容 |
| 第二章 实验原理、材料与方法 |
| 2.1 实验原理 |
| 2.2 实验材料 |
| 2.3 复合喷涂喂料的制备 |
| 2.4 复合涂层的制备 |
| 2.4.1 喷涂设备 |
| 2.4.2 喷涂工艺 |
| 2.5 复合涂层的分析测试方法 |
| 2.5.1 物相分析 |
| 2.5.2 组织分析 |
| 2.5.3 孔隙率 |
| 2.5.4 硬度及韧性 |
| 2.5.5 结合强度 |
| 2.5.6 摩擦磨损性能 |
| 2.5.7 抗热震性能 |
| 2.5.8 耐烧蚀性能 |
| 第三章 反应喷涂体系热力学分析 |
| 3.1 体系热力学计算原理 |
| 3.1.1 体系反应自由能的计算 |
| 3.1.2 体系绝热温度的计算 |
| 3.2 Zr-B_4C体系的反应热力学分析 |
| 3.2.1 Zr-B_4C体系的反应自由能 |
| 3.2.2 Zr-B_4C体系的绝热温度 |
| 3.3 ZrO_2-B_4C-Al体系的反应热力学分析 |
| 3.3.1 ZrO_2-B_4C-Al体系的反应自由能 |
| 3.3.2 ZrO_2-B_4C-Al体系的绝热温度 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 硼化锆基复合涂层的组织结构、反应机理、沉积凝固过程及形成机制研究 |
| 4.1 喷涂喂料的制备与分析 |
| 4.1.1 复合粉物相分析 |
| 4.1.2 复合粉显微组织 |
| 4.2 硼化锆基复合涂层组织结构分析 |
| 4.2.1 复合涂层物相分析 |
| 4.2.2 复合涂层显微组织 |
| 4.3 硼化锆基复合涂层性能对比 |
| 4.3.1 四种体系涂层的孔隙率 |
| 4.3.2 四种体系涂层的显微硬度 |
| 4.4 ZrB_2-ZrC体系涂层的沉积凝固特点和形成机制 |
| 4.5 ZrB_2-ZrC-Al_2O_3 体系涂层的沉积凝固特点和形成机制 |
| 4.6 Zr-B_4C体系的反应机理和涂层形成机制 |
| 4.6.1 Zr-B_4C体系喂料的DTA/TG分析 |
| 4.6.2 Zr-B_4C体系喂料在加热过程中的物相变化 |
| 4.6.3 Zr-B_4C体系喂料在等离子焰流中的反应机理 |
| 4.6.4 Zr-B_4C体系涂层的沉积凝固特点和形成机制 |
| 4.7 ZrO_2-B_4C-Al体系的反应机理和涂层形成机制 |
| 4.7.1 ZrO_2-B_4C-Al体系喂料的DTA/TG分析 |
| 4.7.2 ZrO_2-B_4C-Al体系喂料在加热过程中的物相变化 |
| 4.7.3 ZrO_2-B_4C-Al体系喂料在等离子焰流中的反应机理 |
| 4.7.4 ZrO_2-B_4C-Al体系涂层的沉积凝固特点和形成机制 |
| 4.8 本章小结 |
| 第五章 等离子喷涂ZrO_2-B_4C-Al体系复合粉所得涂层的影响因素研究 |
| 5.1 涂层制备工艺正交试验设计 |
| 5.2 喷涂功率对复合涂层的影响 |
| 5.2.1 喷涂功率对复合涂层物相的影响 |
| 5.2.2 喷涂功率对复合涂层显微组织的影响 |
| 5.2.3 喷涂功率对复合涂层性能的影响 |
| 5.3 喷涂距离对复合涂层的影响 |
| 5.3.1 喷涂距离对复合涂层物相的影响 |
| 5.3.2 喷涂距离对复合涂层显微组织的影响 |
| 5.3.3 喷涂距离对复合涂层性能的影响 |
| 5.4 喂料粒度对复合涂层的影响 |
| 5.4.1 喂料粒度对复合涂层物相的影响 |
| 5.4.2 喂料粒度对复合涂层显微组织的影响 |
| 5.4.3 喂料粒度对复合涂层性能的影响 |
| 5.5 喂料固含量对复合涂层的影响 |
| 5.5.1 喂料固含量对复合涂层物相的影响 |
| 5.5.2 喂料固含量对复合涂层显微组织的影响 |
| 5.5.3 喂料固含量对复合涂层性能的影响 |
| 5.6 原料成分配比对复合涂层的影响 |
| 5.6.1 原料成分配比对复合涂层物相的影响 |
| 5.6.2 原料成分配比对复合涂层显微组织的影响 |
| 5.6.3 原料成分配比对复合涂层性能的影响 |
| 5.7 本章小结 |
| 第六章 复合涂层的性能分析 |
| 6.1 复合涂层的硬度 |
| 6.2 复合涂层的韧性 |
| 6.2.1 涂层的压痕分析 |
| 6.2.2 涂层的断口分析 |
| 6.2.3 涂层的强韧化机理 |
| 6.3 复合涂层的结合强度 |
| 6.4 复合涂层的摩擦磨损性能 |
| 6.4.1 摩擦系数 |
| 6.4.2 磨痕表面轮廓与磨损率 |
| 6.4.3 磨痕形貌及摩擦磨损机理分析 |
| 6.5 复合涂层的热震行为 |
| 6.5.1 涂层的热循环寿命 |
| 6.5.2 热震过程中涂层的破坏形式 |
| 6.5.3 热震过程中涂层的相变 |
| 6.5.4 热震过程中涂层与基体界面结合状态 |
| 6.5.5 热震失效机理 |
| 6.6 复合涂层的耐烧蚀性能 |
| 6.6.1 复合涂层经热烧蚀后的物相分析 |
| 6.6.2 复合涂层经热烧蚀后的表面形貌分析 |
| 6.6.3 复合涂层热烧蚀机理分析 |
| 6.7 本章小结 |
| 第七章 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间所取得的相关科研成果 |
| 致谢 |
（9）Csf/ZrB2-ZrSi2超高温陶瓷复合材料的低温制备技术及强韧机理研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 主要符号表 |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.2 ZrB_2基超高温陶瓷的烧结方法 |
| 1.2.1 热压烧结(HP) |
| 1.2.2 无压烧结(PS) |
| 1.2.3 放电等离子体烧结(SPS) |
| 1.2.4 反应烧结(RS) |
| 1.3 ZrB_2基超高温陶瓷的增韧方法 |
| 1.3.1 颗粒(Particle)增韧 |
| 1.3.2 碳纳米管(CNT)增韧 |
| 1.3.3 晶须(Whisker)增韧 |
| 1.3.4 纤维(Fiber)增韧 |
| 1.4 本论文的研究思路与内容 |
| 2 ZrB_2-ZrSi_2陶瓷的热压烧结及其性能研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 实验部分 |
| 2.2.1 ZrB_2-ZrSi_2粉体的配制 |
| 2.2.2 ZrB_2-ZrSi_2的热压烧结 |
| 2.2.3 测试与表征 |
| 2.3 结果与讨论 |
| 2.3.1 ZrSi_2含量以及烧结温度对ZrB_2-ZrSi_2密实行为的影响 |
| 2.3.2 烧结后ZrB_2-ZrSi_2的物相变化 |
| 2.3.3 ZrSi_2含量以及烧结温度对ZrB2-ZrSi_2微观形貌的影响 |
| 2.3.4 ZrSi_2含量以及烧结温度对ZrB_2-ZrSi_2力学性能的影响 |
| 2.3.5 ZrB_2-ZrSi_2的密实机理分析 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 C_(sf)/ZrB_2-ZrSi_2复合材料的热压烧结及其性能研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验部分 |
| 3.2.1 C_(sf)/ZrB_2-ZrSi_2原料的配制 |
| 3.2.2 C_(sf)/ZrB_2-ZrSi_2的热压烧结 |
| 3.2.3 测试与表征 |
| 3.3 结果与讨论 |
| 3.3.1 纤维含量对C_(sf)/ZrB_2-ZrSi_2密实行为的影响 |
| 3.3.2 烧结后C_(sf)/ZrB_2-ZrSi_2的物相变化 |
| 3.3.3 纤维含量对C_(sf)/ZrB_2-ZrSi_2微观形貌的影响 |
| 3.3.4 纤维含量对C_(sf)/ZrB_2-ZrSi_2力学性能的影响 |
| 3.3.5 烧结过程中纤维的腐蚀机理分析 |
| 3.3.6 球磨分散对纤维造成的研磨损伤 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 纤维的热处理工艺及其对C_(sf)/ZrB_2-ZrSi_2性能的影响 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验部分 |
| 4.2.1 纤维的热处理及C_(sf)/ZrB_2-ZrSi_2的热压烧结 |
| 4.2.2 测试与表征 |
| 4.3 结果与讨论 |
| 4.3.1 热处理对纤维表面形貌的影响 |
| 4.3.2 热处理对纤维热稳定性的影响 |
| 4.3.3 热处理对纤维石墨化度的影响 |
| 4.3.4 热处理对纤维表面成分的影响 |
| 4.3.5 热处理对纤维力学性能的影响 |
| 4.3.6 纤维热处理工艺对C_(sf)/ZrB_2-ZrSi_2烧结性能的影响 |
| 4.3.7 纤维热处理工艺对C_(sf)/ZrB_2-ZrSi_2物相组成及微观结构的影响 |
| 4.3.8 纤维热处理工艺对C_(sf)/ZrB_2-ZrSi_2力学性能的影响 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 纤维的胶体分散工艺及其对C_(sf)/ZrB_2-ZrSi_2性能的影响 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 实验部分 |
| 5.2.1 C_(sf)/ZrB_2-ZrSi_2坯体的制备 |
| 5.2.2 C_(sf)/ZrB_2-ZrSi_2坯体的热压烧结 |
| 5.2.3 测试与表征 |
| 5.3 结果与讨论 |
| 5.3.1 胶体分散工艺对纤维分散的均匀性及其长度保持率的影响 |
| 5.3.2 胶体分散工艺对C_(sf)/ZrB_2-ZrSi_2基体成分及纤维/基体界面的影响 |
| 5.3.3 胶体分散工艺对C_(sf)/ZrB_2-ZrSi_2力学性能的影响 |
| 5.4 本章小结 |
| 6 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 创新点 |
| 6.3 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间科研项目及科研成果 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
（10）原位合成ZrB2复合陶瓷自增韧探索研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 二硼化锆 |
| 1.2.1 二硼化锆的结构与性质 |
| 1.3 二硼化锆烧结工艺 |
| 1.3.1 无压烧结 |
| 1.3.2 热压法 |
| 1.3.3 原位合成热压法 |
| 1.3.4 高温自蔓延烧结 |
| 1.3.5 放电等离子烧结 |
| 1.3.6 高温高压烧结 |
| 1.4 烧结助剂 |
| 1.4.1 金属烧结助剂 |
| 1.4.2 硅化物 |
| 1.4.3 稀土氧化物 |
| 1.5 本文研究的意义及主要内容 |
| 1.5.1 课题意义 |
| 1.5.2 主要研究内容 |
| 第二章 实验方法、原理及过程 |
| 2.1 实验原理 |
| 2.2 实验原料及其设备 |
| 2.2.1 实验原料 |
| 2.2.2 实验设备 |
| 2.3 实验流程 |
| 2.3.1 原料配比 |
| 2.3.2 烧结工艺 |
| 2.3.3 实验步骤 |
| 2.4 材料的表征和测试方法 |
| 2.4.1 X衍射(XRD)测试 |
| 2.4.2 形貌分析(SEM) |
| 2.4.3 抗弯强度测试 |
| 2.4.4 显微硬度测试 |
| 2.4.5 密度测试 |
| 第三章 Zr-BN-Al体系原位合成反应热力学分析 |
| 3.1 基本的热力学计算公式 |
| 3.2 体系的热力学计算 |
| 3.2.1 反应方程式的选择 |
| 3.2.2 热力学计算结果分析 |
| 3.2.3 反应过程的中间反应的热力学计算 |
| 3.2.4 计算的结果与讨论 |
| 第四章 不同条件下原位合成BN-Zr-Al复相材料 |
| 4.1 不同条件下XRD图像分析与讨论 |
| 4.2 不同条件下SEM图像分析与讨论 |
| 4.3 不同条件下样品的密度和孔隙率 |
| 4.4 不同条件下样品的抗弯强度和硬度 |
| 4.5 实验结论 |
| 4.6 对下一步工作的指导 |
| 第五章 添加烧结助剂Yb_2O_3原位合成ZrB_2复相材料 |
| 5.1 保温30min对原位合成ZrB_2复相材料的影响 |
| 5.1.1 物相分析 |
| 5.1.2 显微结构分析 |
| 5.1.3 气孔率和相对密度分析 |
| 5.1.4 力学性能分析 |
| 5.2 保温60min对原位合成ZrB_2复相材料的影响 |
| 5.2.2 显微结构分析 |
| 5.2.3 气孔率和相对密度分析 |
| 5.2.4 力学性能分析 |
| 5.3 保温90min对原位合成ZrB_2复相材料的影响 |
| 5.3.1 物相分析 |
| 5.3.2 显微结构分析 |
| 5.3.3 气孔率和相对密度分析 |
| 5.3.4 力学性能分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 添加烧结助剂MoSi_2原位合成ZrB_2复合材料 |
| 6.1 添加5 wt%MoSi_2原位合成ZrB_2复合材料 |
| 6.1.1 物像分析 |
| 6.1.2 显微结构分析 |
| 6.1.3 气孔率和相对密度 |
| 6.1.4 力学性能分析 |
| 6.2 添加10 wt%MoSi_2原位合成ZrB_2复合材料 |
| 6.2.1 物相分析 |
| 6.2.2 显微结构分析 |
| 6.2.3 气孔率和相对密度分析 |
| 6.2.4 力学性能分析 |
| 6.3 添加15 wt%MoSi_2原位合成ZrB_2复合材料 |
| 6.3.1 物相分析 |
| 6.3.2 显微结构分析 |
| 6.3.3 气孔率和相对密度分析 |
| 6.3.4 力学性能分析 |
| 6.4 本章小结 |
| 第七章 结论 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 个人简历 |
四、ZrB_2系陶瓷材料的研究进展（论文参考文献）
- [1]硼化物陶瓷颗粒增强铌钛基复合材料的室温与高温特性研究[D]. 高远. 华北电力大学(北京), 2021(01)
- [2]纯相ZrB2粉体的硅热还原法制备[D]. 李萌芮. 武汉科技大学, 2020(01)
- [3]ZrB2抗氧化性能提升及其机理研究[D]. 张胜辉. 电子科技大学, 2020(07)
- [4]ZrB2材料的制备工艺与应用[J]. 陈琪,李同起,张大海,马峻峰. 硅酸盐通报, 2020(03)
- [5]硼化锆基复合涂层的研究进展[J]. 崔宇航,马玉夺,孙文韦,杨勇,董艳春,王磊,王亮,王铀. 表面技术, 2019(11)
- [6]二硼化锆—碳化锆—氧化铝复合涂层的研究[D]. 苗路路. 河北工业大学, 2019
- [7]ZrB2-Mo5SiB2陶瓷复合材料的制备工艺和性能研究[D]. 周健. 郑州大学, 2019(08)
- [8]硼化锆基复合涂层的研究[D]. 张琪. 河北工业大学, 2018(07)
- [9]Csf/ZrB2-ZrSi2超高温陶瓷复合材料的低温制备技术及强韧机理研究[D]. 李建. 大连理工大学, 2017(09)
- [10]原位合成ZrB2复合陶瓷自增韧探索研究[D]. 黄泽泽. 桂林理工大学, 2017(06)