一、结构陶瓷抗热震性能及其机理的研究进展(论文文献综述)
相王帅[1](2021)在《定向凝固Al2O3/SmAlO3共晶陶瓷组织和抗热震性能研究》文中研究表明本文主要探索了光悬浮区熔(OFZ)法制备Al2O3/SmAlO3(Al2O3/SAP)共晶陶瓷的制备工艺,通过改变预制体的长度、形状和厚度等参数,调节籽晶安装方式、抽拉速率和旋转速率等参数,成功制备了定向凝固Al2O3/SAP共晶陶瓷。研究了定向凝固Al2O3/SAP共晶陶瓷的组织结构,成分组成,择优取向和界面关系;测试了定向凝固Al2O3/SAP共晶陶瓷的各项力学性能,尤其评估了其抗热震性能。研究结果表明:在预烧结时交叉排列预制体,可以有效提高压模的成型性,提高致密密度,有助于得到形状更规则的预制体。以40 mm/h的提拉速率,20rpm的旋转速率进行光悬浮区熔定向凝固可以有效避免宏观缺陷。定向凝固Al2O3/SAP共晶陶瓷横纵截面的Al2O3相和SAP相均在三维空间内相互交错,耦合生长,呈不规则片层状结构,纵截面表现出明显的生长趋势。制备所得的试样粉末的XRD衍射图谱与标准PDF卡片衍射峰的位置完全吻合。在定向凝固A12O3/SAP共晶陶瓷中,Al2O3相的择优方向为<1 0 (?) 0>,而SAP相出现两种择优方向,取向关系为<1 0 (?) 0>Al2O3//<1 0 0>SAP-1//<0 1 (?)>SAP-2,SAP 两相竞相生长。Al2O3与SAP两相界面光滑,平整分明,没有非晶相,界面匹配良好,晶面关系为(0 0 0 3)Al2O3//(0 1 1)SAP-1 和(0 0 0 3)Al2O3//(0 1 1)SAP-2。根据NCSL模型分别计算两相的体积应变为εv1=-0.054和εv2=-0.037,两种界面具有几乎相同的体积应变,是SAP两个取向共存的主要原因。定向凝固Al2O3/SAP共晶陶瓷横截面的弹性模量为400±13.8GPa,纵截面的弹性模量为378±9.6GPa。定向凝固Al2O3/SAP共晶陶瓷的平均硬度为16.74±0.39GPa,断裂韧性为8.34±1.11 MPa·m1/2。用压痕-淬火法评估定向凝固Al2O3/SAP共晶陶瓷的抗热震性能具有可行性,存在临界抗热震温差使得共晶组分出现热震失稳,且其抗热震性能在横纵截面上表现出各向异性。定向凝固Al2O3/SAP共晶陶瓷抗热震性能各向异性的主要原因是自身的热膨胀系数不同和凝固过程中产生的平行界面。定向凝固Al2O3/SAP共晶陶瓷的弯曲强度为144.25±3.41MPa。定向凝固Al2O3/SAP共晶陶瓷的压缩强度表现出各向异性,平行生长方向的压缩强度为1.02±0.16GPa,垂直生长方向的压缩强度为0.78±0.36GPa,压缩断口中在存解理台阶。
马岚波[2](2021)在《镍基高温合金真空低压铸造工艺基础研究》文中进行了进一步梳理高温合金具有高熔点、高密度和高粘度的特性,其精密铸件向薄壁、复杂和近净形方向发展,广泛应用于航空航天等领域。低压铸造、真空吸铸、差压铸造及调压铸造等反重力铸造技术充型补缩性能优异,适用于高温合金复杂薄壁铸件的生产。在国外,高温合金反重力铸造技术已经成熟,生产出大量优质复杂薄壁铸件;在国内,该类合金反重力铸造技术研究起步较晚,其发展和应用尚受到升液管等核心零部件的制约,处于应用基础研究阶段。基于上述工程背景,针对K4169等镍基高温合金真空低压铸造工艺开展了基础研究工作。首先对升液管材质和成形方法进行了研究,制备出一种抗热震性和化学稳定性良好,适用于镍基高温合金真空低压铸造工艺的陶瓷升液管;其次,针对熔模铸造数值模拟界面换热系数以往只能用常数值代替这一现状,采用ProCast软件反算模块和试件不同壁厚处实测温度数据反算求得K4169合金-陶瓷型壳间随试件表面温度变化的界面换热系数,并将其用于试件熔模铸造过程数值模拟,结果表明计算温度与实测温度误差在3%以内;最后,通过工艺试验得到成形完整的K424合金涡轮叶片,验证了真空低压铸造工艺流程的可行性,并采用测算得到的界面换热系数作为近似传热边界条件,较为准确地预测了叶片内部缩松和缩孔位置。
黄竑翔[3](2021)在《热压烧结制备C/SiC复合材料及其性能研究》文中研究说明C/SiC复合材料作为新型防热材料,在航天飞行器中发挥着重要的作用。当前C/SiC复合材料制备工艺复杂,周期长,因此如何实现其快速批量化生产是关键。本文以T300碳纤维、SiC粉、酚醛树脂为主要原料,探讨热压烧结工艺快速制备C/SiC复合材料的可行性,系统研究了烧结温度、热压压力及碳纤维的添加量对C/SiC复合材料的力学性能、抗烧蚀性能和抗热震性能的影响规律,并对其机理进行了探讨。研究结果表明,C/SiC复合材料的密度随着烧结温度和热压压力的增加而增加,随着碳纤维含量的增加而逐渐降低,其中碳纤维含量的变化对复合材料的密度影响最大。当烧结温度为2100℃、热压压力为30MPa、碳纤维含量为35%时制备得到的C/SiC复合材料的密度最大,其密度为2.55g·cm-3。C/SiC复合材料的弯曲强度随着烧结温度、热压压力和碳纤维含量的提高逐渐提高,其中烧结温度对弯曲强度影响最大。当烧结温度为2100℃、热压压力为30MPa、碳纤维含量为35%时,C/SiC复合材料的弯曲强度最大,制备得到的C/SiC复合材料的弯曲强度为81.02MPa。C/SiC复合材料的断裂韧性随着烧结温度、热压压力和碳纤维含量的增加先增大后减小,其中热压压力对C/SiC复合材料的断裂韧性影响最大。当烧结温度为2050℃、热压压力为25MPa、碳纤维含量为30%时,制备得到的C/SiC复合材料断裂韧性最大,为3.62MPa·m-1/2。C/SiC复合材料的抗烧蚀性能随着热压压力和碳纤维含量的增加逐渐降低,随着烧结温度的增加先提高后降低,其中烧结温度对抗烧蚀性能影响最大。当烧结温度为2050℃、热压压力为20MPa、碳纤维含量为25%时,制备得到的C/SiC抗烧蚀性能最佳,其在1200℃氧乙炔焰烧蚀实验中的质量烧蚀率为2.0mg·s-1。C/SiC复合材料的抗热震性能随着热压压力的增加而降低,随着碳纤维含量的增加而增加,随着烧结温度的提高先降低后增加,其中热压压力对抗热震性能的影响最大。当烧结温度为2000℃、热压压力为20MPa、碳纤维含量为35%时,制备得到的C/SiC复合材料的抗热震性能最佳。经过优化后的工艺参数为碳纤维含量为30%,热压压力为25MPa,烧结温度为2050℃。所制得的C/SiC复合材料的致密度为84.5%,弯曲强度为63.80MPa,断裂韧性为3.62MPa·m-1/2,质量烧蚀率为2.41mg·s-1,热震后强度留存率为84.7%。
扈忠波[4](2020)在《氮化硅陶瓷球压溃与热震失效行为研究》文中研究表明氮化硅陶瓷球轴承,相比于传统的钢制轴承,因其具有密度小、优良的旋转性能、摩擦性能优良、耐化学腐蚀、强度大的优点,被广泛应用于不同的领域。在高温、温度场变化剧烈、及高冲击性的严苛工作环境下,轴承中的氮化硅陶瓷球出现压溃失效与热震失效的概率会大大增加。本文使用G5级氮化硅陶瓷球,通过实验与Ansys Workbench有限元分析相结合的方法,完成了氮化硅陶瓷球的压溃失效过程与热震失效的机理分析,设计了校核氮化硅陶瓷球承载能力与抗热震能力的评价流程。针对陶瓷球在使用过程中的压溃失效行为,本文利用两球对压法,对不同直径的氮化硅陶瓷球改变压缩载荷进行力学实验,并在体视显微镜下观察表面裂纹形貌,观察到了陶瓷球表面在压缩载荷的作用下,会先后出现环形与直线形两种裂纹;随后用赫兹接触模型与有限元分析相结合的方法,根据拉应力破坏准则,解释了陶瓷球表面出现裂纹的机理;最后设计了基于两分法校核陶瓷球承载能力的检验过程,误差在百分之十以内。针对氮化硅陶瓷球的抗热震能力,本文利用Ansys Workbench进行了陶瓷球在不同冷却介质中的冷却过程模拟,并根据陶瓷材料的抗热震因子对陶瓷球的抗热震能力作出了评价。研究发现,陶瓷球热震失效的主要原因是陶瓷球表面的冷却速率过快导致热震过程中局部拉应力过大导致陶瓷球表面发生开裂。根据空气与水的对流换热系数,设计了两种陶瓷球在入水过程中表面对流换热系数与时间的优化函数,得出了不同直径的陶瓷球在冷却过程中的最大冷却速率。根据氮化硅陶瓷球冷却过程中的温度场变化,进行了氮化硅陶瓷球的热震实验,并利用体视显微镜观察陶瓷球表面的破坏类型,得到了与模拟结果对应的实验现象,得出了在750℃下,直径较小的陶瓷球表面的破坏形式为剥落,较大直径的陶瓷球表面会出现裂纹的结论。最后设计了陶瓷球抗热震能力评价的流程。
张啸寒[5](2020)在《铝合金表面等离子喷涂陶瓷—金属复合热防护涂层及其性能研究》文中提出新型航空动力系统是一种执行短程飞行作业的动力装置,其设计具有体积小、质量轻、速度快及瞬时推进性能强的特点。7A04-T6轻质超高强铝合金是制备新型航空动力用固体火箭发动机燃烧室壳体的优选材料,该材料具备加工塑形好、比强度高及散热性能优异等优势特征,但该材料的热强度低,在发动机燃烧室高频热流的持续冲刷作用下,铝合金制壳体易发生鼓包、变形等壁面缺陷。采用等离子喷涂工艺在高温构件表面上制备的热防护涂层,可在保持材料原始力学性能的同时,显着提升构件的热防护性能。然而现阶段制约等离子喷涂技术在新型航空动力用固体火箭发动机燃烧室铝合金制壳体应用的主要技术瓶颈为铝合金表面热防护涂层的力学强度及热防护性能难以满足工程指标要求。本文深入开展铝合金表面陶瓷-金属复合热防护涂层等离子喷涂技术的研究,重点解决涂层结合强度低及抗热震性能差的问题,研究结果可为铝合金表面高性能热防护涂层的制备提供数据支撑。本文的主要工作有:首先,开展气体流量对等离子喷涂Mo涂层微观特性及力学性能的影响规律研究。结果表明:不同气体流量参数下制备Mo涂层上表面均存在着熔融及半熔融的粒子。伴随着气体流量的增大,熔融态的粉末粒子数量逐渐减少,涂层内部的层状氧化带结构逐渐减少,涂层的致密度增加,涂层的显微硬度呈现先减小后增大的变化规律,夯实形貌呈现先增多后减少的变化规律,结合强度呈现先增大后减小的变化规律。其次,开展气体流量对等离子喷涂8YSZ涂层微观特性及力学性能的影响规律研究。结果表明:在不同的气体流量参数下,8YSZ涂层上表面均存在着熔融粒子、半熔融粒子及微裂纹形貌。伴随着气体流量的增大,熔融态的粉末粒子数量逐渐减少,涂层微裂纹形貌逐渐减少,涂层的致密度增加,涂层的显微硬度呈现逐渐增大的变化规律,夯实形貌呈现先增多后减少的变化规律,结合强度呈现先增大后减小的变化规律。最后,基于Mo涂层及8YSZ涂层等离子喷涂工艺参数的研究基础,开展铝合金表面Mo/8YSZ复合热防护涂层的制备及性能研究。结果表明:复合涂层的结合强度为47±5 MPa,热导率为0.941.26 W·m-1·K-1,热震循环25次涂层不开裂,燃气冲刷3 s涂层不开裂、基材不变形。基于试样级的研究基础,在新型航空动力用固体火箭发动机铝合金制壳体内壁成功制备了Mo/8YSZ复合热防护涂层,并顺利通过了热震循环测试。
吴敏[6](2020)在《氟化物玻璃陶瓷的性能优化研究》文中研究指明氟化物玻璃陶瓷具有长石质日用瓷相似的外观和使用性质。提高氟化物玻璃陶瓷的抗热震性对拓展其应用具有重要的意义。玻璃陶瓷的抗热震性主要与其热膨胀系数、强度等性质有关,这些性质又与显微结构以及工艺条件有关,例如玻璃陶瓷的析晶状况,钢化的程度等。在工艺条件不发生重大改变的前提下,玻璃陶瓷的配方组成是对性质影响最重要的因素。因此,本论文在现有体系的基础上,研究了组成中Ba O、Ca O、K2O等氧化物对析晶以及主要性质的影响,并获得了抗热震性较好的氟化物玻璃陶瓷配方。同时,创新性地在氟化物玻璃陶瓷表面制备了Ti O2涂层,提高了其易洁性、抗菌性等表面性质,达到了氟化物玻璃陶瓷整体性能优化的目的。本论文主要工作和结论如下:首先,通过正交实验探究了Ba O、Ca O、K2O含量对熔化温度、制品白度和抗热震性能的影响。Ba O、Ca O取代Na2O会提高熔化温度,降低制品白度,提高抗热震性;K2O取代Na2O会提高熔化温度、制品白度和抗热震性。当Ba O、Ca O、K2O添加量分别为5.1wt%、1.3wt%、2.2wt%时,制成的氟化物玻璃陶瓷具有较好的综合性能,白度为87.5,抗折强度为110.6 MPa,热膨胀系数为7.7×10-6/K。其次,论文探究了碱土金属氧化物Mg O、Ca O、Sr O等量替换Ba O对性能的影响。Mg O替换Ba O后玻璃陶瓷析出折射率小的Na F、Na Mg F3等晶体,玻璃陶瓷白度增加,玻璃陶瓷中析出晶体尺寸减小,玻璃陶瓷抗热震性能提升。Ca O替换Ba O后,玻璃陶瓷析出Ca F2晶体,Na F晶体析出量减少,玻璃陶瓷白度和抗热震性能下降;Sr O替换Ba O后析出Sr F2晶体,其他性质与Ca O类似。因此,可采用适量的Mg O、Sr O取代部分Ba O,减少因密度差异引起的玻璃液分层。最后,论文采用溶胶凝胶法在氟化物玻璃陶瓷表面制备Ti O2涂层。研究了热处理温度对样品析晶性能、显微结构、光催化性能等的影响。研究结果表明热处理温度为550℃时,样品析出大量纳米级Ti O2晶体,在紫外灯照射条件下,样品6小时对甲基橙溶液降解率高达85.6%,光致亲水性好,并且具有较强的基体附着力。采用溶胶凝胶法制成的Si O2中间层可阻碍玻璃陶瓷基体与Ti O2涂层反应,生成的Ti O2涂层的光催化降解活性略有提高。
姚仟仟[7](2020)在《镍基复合氧化物涂层的设计、制备及宽温域摩擦学机理研究》文中研究表明针对机械零部件日益复杂的服役环境引起的磨损失效和材料失效等问题,迫切需要制备高耐磨材料并提高机械部件的抗磨减摩等性能。氧化物陶瓷具有高硬度、高熔点、高化学稳定性等,相应的采用热喷涂制备的氧化物陶瓷涂层具有优异的耐高温、抗磨损等优异性能。本论文基于离子势和阳离子极化率理论,采用大气等离子喷涂技术制备了NiAl-MoO3、NiAl-MoO3/BaO、NiAl-MoO3/CuO复合涂层进一步考查了不同复配氧化添加量对复合涂层结构、力学及摩擦学性能的影响,结合XRD、TEM、SEM、Raman等技术深入分析探讨了复合涂层高温润滑机理。其主要研究结论如下:1.采用高能球磨工艺对采购的粉末MoO3进行了二次造粒处理,通过烧结破碎的方法制备了粒径分布在38μm-75μm流动性优异的粉体,具有良好的可喷涂性。2.采用等离子喷涂设备制备了不同氧化物含量的NiAl-MoO3、NiAl-MoO3/BaO、NiAl-MoO3/CuO复合涂层,研究了不同的氧化物含量和复配的选择对涂层显微结构和力学性能的影响。通过对比,我们发现制备的NAMC,NAMB,NAM三种氧化物涂层的结合强度递减,其大小分别为45Mpa>40Mpa>30Mpa。3.摩擦磨损性能:所有涂层的添加含量为30wt%时表现出优异的摩擦学性能;制备的NiAl-MoO3复合涂层高温下(800℃)具有优异的摩擦学性能,其摩擦系数为0.15,磨损率为6.55×10-5mm3N-1m-1,但是该涂层RT400℃的摩擦学性能较差;其制备的NiAl-MoO3/BaO基本在600℃以上能有效发挥其润滑性,其800℃的摩擦系数为0.15和磨损率为9.31×10-5mm3N-1m-1,该涂层在制备的NAM涂层基础上进一步降低200400℃的摩擦系数,但是其RT的摩擦系数和800℃的磨损率依然相对偏高;通过优化复配制备的NiAl-MoO3/CuO复合涂层不仅在RT400℃具有良好的耐磨性能,同时该涂层在在800℃时依然具有优异的摩擦学性能,其摩擦系数接近0.16,磨损率为3.7×10-5mm3N-1m-1。4.通过对其润滑机理研究发现,制备的所有涂层均符合其氧化物离子势的适用范围,NiMoO4、BaMoO4、CuMoO4的生成在一定意义上反映了离子势差的应用。一方面其润滑机理归于BaMoO4独特结构和高温促使下CuMoO4的受热分解;另一方面其复合涂层高温下优异的摩擦磨损性能可归因于磨损表面通过摩擦化学反应生成的钼酸盐BaMoO4、NiMoO4、CuMoO4等润滑相的生成并与NiO、MoO3协同润滑并在磨损表面形成连续光滑的润滑膜层,降低了复合涂层在高温下的摩擦系数和磨损率。
张盼盼[8](2019)在《激光仿生耦合改性热障涂层的组织与性能研究》文中认为广泛用于航空发动机叶片上的热障涂层作为一种先进的高温防护涂层,可显着降低涡轮叶片的表面温度,大幅延长叶片的服役寿命,提高发动机的推力和效率。因此,热障涂层与高温结构材料、高效气膜冷却技术并列为先进航空发动机涡轮叶片的三大关键技术。飞机在频繁起飞、续航和降落的循环过程中,发动机叶片将承受高温高速燃气、高应力、交变载荷、外来物冲击和腐蚀介质等多种因素的交互作用,热障涂层极易出现热疲劳剥落、高温氧化、冲蚀和热腐蚀等突出问题,最终使热障涂层过早失效。其中,热疲劳剥落是热障涂层失效的最主要形式,也是大气等离子喷涂制备氧化锆基热障涂层在服役过程中的瓶颈问题。因此,改善等离子喷涂制备热障涂层的抗热疲劳性能成为提高航空发动机叶片服役寿命的首要任务。本文基于自然界生物耦合止裂和抗疲劳功能原理,面向大气等离子喷涂制备的氧化锆基热障涂层,进行了仿生耦合抗热疲劳设计,采用激光表面改性技术在热障涂层表面制备仿生耦合结构,并通过优化激光加工参数、改进后热处理工艺,有效拓展了仿生耦合热障涂层的制备技术;研究了单元体形态耦元和材料耦元对仿生耦合热障涂层性能的影响规律,揭示了激光仿生耦合热障涂层抗热疲劳、抗冲蚀、抗热腐蚀性能的作用机理;在此基础上,采用激光合金化技术进一步强化单元体,显着改善了仿生耦合热障涂层的抗热震性能。主要研究结果如下:(1)形态耦元对仿生耦合热障涂层的性能有显着影响。点状仿生耦合热障涂层的结合强度和抗热震性能最佳,网格状仿生耦合热障涂层的隔热性能和抗固体颗粒冲蚀性能最优。优化单元体间距可进一步提高抗热震性能,单元体间距为3 mm时仿生涂层的抗热震性能更优,其热循环寿命是常规涂层的2.5倍。仿生单元体内微观柱状晶结构和宏观网状裂纹,使得涂层具有较高的应变容限能力,能够释放冷热循环过程中的热应力,降低了裂纹扩展驱动力,从而增强了仿生耦合涂层的热裂纹扩展抗力,提高了涂层的抗热震性能。(2)基于不同的陶瓷层母材,制备获得的仿生耦合热障涂层的性能提高比不同。相同陶瓷层母材下,仿生耦合热障涂层的结合强度、抗热震和抗热腐蚀性能均显着优于常规涂层。通过激光仿生耦合改性,结合强度提高比为CYSZ涂层(16%)>7YSZ涂层(11%),隔热性能降低比为CYSZ涂层(15%)>7YSZ涂层(12%),抗热震性能提高比为7YSZ涂层(150%)>CYSZ涂层(26%),抗热腐蚀性能提高比为CYSZ涂层(13.8%)>7YSZ涂层(8.5%)。(3)利用激光合金化技术制备的组织和材料均不同于陶瓷层母材的仿生单元体,可进一步提升仿生耦合涂层的抗热震效果。含有不同质量分数TiAl3的仿生耦合热障涂层的抗热震性能均显着优于常规涂层,抗热震性能排序依次为10%TiAl3>15%TiAl3>5%TiAl3>20%TiAl3>25%TiAl3。其中,含有10%TiAl3的仿生耦合热障涂层的抗热震性能是常规涂层的3.1倍。在热震试验后期,仿生单元体中的TiAl3在高温下发生氧化反应,实现了裂纹的自愈合,延缓了垂直裂纹与水平裂纹的联接,推迟了涂层的剥落,从而导致抗热震性能进一步提高。(4)仿生耦合热障涂层的冲蚀失效过程主要经历了两个阶段:在冲蚀过程早期,具有孔隙结构的未改性区更易受到冲刷,导致涂层单个扁平粒子的断裂和破碎;在冲蚀过程后期,结构致密且高硬度的仿生单元体逐渐凸出,明显抵御了固体颗粒的冲蚀。仿生耦合热障涂层的冲蚀失效机制是脆性和部分塑性冲蚀。(5)熔盐和氧化锆稳定剂(Y2O3和CeO2)之间的热腐蚀反应,在7YSZ涂层表面形成了YVO4,在CYSZ涂层表面生成了YVO4和CeVO4热腐蚀产物并发生了CeO2的矿化。稳定剂的消耗导致t-ZrO2向有害相m-ZrO2转变。最终,由相变和热腐蚀产物产生的应力以及粘结层的氧化导致7YSZ和CYSZ涂层失效。而仿生单元体的致密结构和更低的表面粗糙度是仿生耦合热障涂层抗热腐蚀性能提高的主要原因。
田江洲[9](2019)在《太阳能热发电用SiC储热陶瓷材料的研究》文中提出第3代太阳能热发电储热陶瓷要求具有优异的抗热震性能和热导率,来实现储热系统的运行效率;SiC陶瓷所具有的优异性能较好的满足上述要求,为了进一步降低制备成本、提高热学性能,本研究通过反应烧结机理设计了原位合成SiC晶须(SiC whiskers,SiCw)作为增强相结合SiC复相陶瓷。首先系统分析了Si粉添加量和烧成温度对SiCw/SiC复相陶瓷的物理性能、显微结构、相组成的影响和变化规律,探讨了SiCw的合成机理;接着引入Fe2O3作为SiCw生长催化剂,研究Fe2O3对样品性能的影响,分析其催化机理;然后添加烧结助剂Y2O3来实现SiCw/SiC复相陶瓷的致密化改性;最后研究PCM复合SiC基复相储热陶瓷的相容性机理。通过XRD、SEM、FE-SEM等现代测试表征手段分析样品的相组成、显微结构与性能之间的关系,主要研究成果如下:(1)以级配SiC、AlN和Si粉为基体原料设计了A系列配方,通过埋粉烧成方法成功制备了SiCw/SiC复相陶瓷。结果表明,Si粉在高温下形成部分液相促进了传质,样品的致密度和抗折强度随着Si添加量的增加而改善。显微结构显示在晶粒空隙和表面密布着大量原位生长的SiCw,由于大量气体产生导致样品结构疏松。SiCw形貌影响因素主要有Si添加量和烧成温度,其适宜的添加量和烧成温度为1550℃烧成的A4样品(10.39 wt%Si),晶须呈长直状。当烧成温度大于1550℃时,有哑铃状SiCw生成。SiCw以VS机制生长,反应中间产物SiO、CO的气-气反应控制着成核生长阶段,到调整阶段后多余的SiO沉积在SiCw表面形成了保护层。经1550℃烧成A4样品综合性能最优,Wa、Pa、D以及σb分别为:14.69%、31.54%、2.15 g/cm3、29.68 MPa;原位自组装的网状SiCw作为高导热通道提高了样品热导率,室温热导率和比热容分别为6.74 W/(m·K),0.81 J/(g·K),储热密度为994.50 kJ/kg(ΔT=975℃)。经30次抗热震循环(室温1000℃)后,SiCw仍稳定存在,强度增加了34.91%,达40.04 MPa。经1300℃氧化100 h后由于晶内氧化所导致的体积效应使保护膜破裂,SiCw氧化消失,氧化增重为61.43 mg/cm2。(2)在A4配方基础上引入Fe2O3作为晶须生长催化剂,设计了CF系列配方组成。结果表明,Fe2O3的引入调控和改善了SiCw的形貌和SiCw/SiC复相陶瓷的性能。Fe2O3引入后最佳烧成温度由1550℃降至1500℃,Fe2O3在还原气氛下首先被还原为单质Fe后与Si形成Fe-Si合金液滴,SiCw合成机理转变为VLS机制,继而优化SiCw形貌。随着烧成温度和Fe2O3添加量的增加,晶须直径变大,分布密度下降,弯晶增加,出现分叉生长。经1500℃烧成的CF3(1.5wt%Fe2O3)样品具有最佳综合性能,其Wa、Pa、D以及σb分别为12.87%、28.32%、2.20 g/cm3和42.38 MPa。缺陷少、大长径比的晶须显着降低了基体-晶须势垒和气孔势垒,样品热导率达13.75 W/(m·K),提高了1.03倍,储热密度为1101.75 kJ/kg。由于Fe2O3的助烧作用进一步提高了致密度,CF4样品的热导率达18.74 W/(m·K),但高温性能较差。样品中的单质Fe或者Fe2+在高温热处理过程中逐渐氧化为Fe3+并迁移到样品表面,形成氧化膜。样品初始抗折强度的提高和致密度的增加改善了样品的高温性能,CF3样品抗热震后强度增加了22.08%,残余强度为51.83 MPa,氧化增重为43.18 mg/cm2。(3)为了促进SiCw/SiC复相陶瓷的致密化以达到改性效果,在CF3配方基础上添加Y2O3作为烧结助剂,设计了DS系列配方。结果表明,Y2O3的添加降低了β-Sialon相的合成温度,提高了样品的致密度,样品的物理性能显着提高。XRD分析表明经1550℃烧成样品形成了YAG相。显微结构表明SiCw的形貌分化为纤维状和短柱状,晶须合成量显着减少,说明Y2O3在形成液相时消耗大量Si源,致密化的同时限制了SiCw在一维方向上的生长。综合考虑其高温性能和服役环境,选取经1525℃烧成DS3(9 wt%Y2O3)样品为最佳样品,其Wa、Pa、D以及σb分别为11.19%、26.51%、2.37 g/cm3和75.98 MPa。样品致密度的提高降低了气孔-声子散射,室温热导率提高至19.45 W/(m·K),比热容为0.96J/(g·K),储热密度为1121.25 kJ/kg。β-Sialon晶粒结构为玻璃相结合,不同的热处理制度形成不同的析出相,加速了β-Sialon的氧化分解,高温稳定性较差,导致样品的抗热震性能和抗氧化性能不一致。经30次抗热震实验后析出YAG,样品残余强度为69.30 MPa,强度损失率为8.70%。经1300℃氧化100 h后析出Y2Si2O7,DS2样品的抗氧化性能最优,氧化增重为50.19 mg/cm2。(4)Al-Si-Cu合金结合SiC基陶瓷储热陶瓷相容性较好,储热密度为1489.25kJ/kg。Al-Si-Cu合金主要沿着基体中孔隙在毛细管力的作用下发生渗透。NaCl结合SiC基储热陶瓷化学相容性较好,但使用温度大于NaCl熔点,导致熔融盐沿着气孔和密封盖处泄漏。
米凯峰[10](2019)在《太阳能热发电用Si3N4吸热陶瓷材料的研究》文中认为塔式太阳能热发电站中的吸热器承担着接收太阳辐射的重要作用,其中的吸热体材料长期服役于高温空气环境中,易引起热震破坏和氧化失效,限制了太阳能热发电站的工作效率和使用寿命。基于提高吸热体材料抗热震和抗氧化性能的要求,本文创新性地选用黑刚玉作为原料结合Si3N4,制备了O’-Sialon/Si3N4复相吸热陶瓷,研究了黑刚玉添加量和烧结温度对材料结构与性能的影响以及O’-Sialon的合成机理,揭示了O’-Sialon/Si3N4复相吸热陶瓷高温热震破坏和氧化失效的机理;选用稀土氧化物Yb2O3和Gd2O3作为添加剂,研究了其对O’-Sialon/Si3N4复相吸热陶瓷结构与性能的影响,并揭示了Yb2O3和Gd2O3作为添加剂促进样品烧结和改善样品性能的机理;选用Co2O3和MnO作为改性添加剂,探讨了提高O’-Sialon/Si3N4复相吸热陶瓷材料太阳光吸收率的途径。以Si3N4粉和黑刚玉为原料,采用无压埋粉烧结工艺制备了O’-Sialon/Si3N4复相吸热陶瓷。结果表明,引入黑刚玉能够改善Si3N4陶瓷的烧结性能,促进α-Si3N4的晶型转变和条棒状β-Si3N4晶粒的生长,有利于提高O’-Sialon/Si3N4复相陶瓷的致密度和性能。样品中O’-Sialon(Si2-xAlxO1+xN2-x)相来源于Si3N4与SiO2、Al2O3发生的固溶反应,黑刚玉添加量影响O’-Sialon相中Al2O3的固溶度,当黑刚玉添加量≥20 wt.%时,Al2O3的固溶度x=0.38,即生成Si1.62Al0.38O1.38N1.62。当烧结温度≥1580oC时,条棒状β-Si3N4晶粒呈相互交织结构生长,其长径比可达6.43±1.43。经1600oC烧结后样品(Si3N4:80 wt.%,黑刚玉:20 wt.%)的性能最佳,吸水率为14.06%,气孔率为29.64%,体积密度为2.11 g·cm-3,抗折强度为71 MPa。30次热震后(室温1100oC,风冷)其抗折强度增加了11.65%,达到78.24 MPa。经1300oC氧化100 h后其氧化增重为10.2421 mg·cm-2,氧化速率常数为2.2723 mg2·cm-4·h-1。样品优异的抗热震性能归结于其具有均匀的气孔分布和低热膨胀系数;其高温氧化行为基本符合抛物线规律,氧化前期发生“钝化氧化”,氧化后期转变为“活化氧化”,出现失重现象,氧化产生的裂纹和孔洞都为外部氧气扩散进入样品内部提供了通道,使得样品基体层的氧化过程继续进行。为了提高O’-Sialon/Si3N4复相吸热陶瓷的致密度和抗氧化性能,选用稀土氧化物Yb2O3和Gd2O3作为添加剂。结果表明,分别添加单一添加剂Yb2O3或Gd2O3和复合添加剂Yb2O3-Gd2O3均能显着提高O’-Sialon/Si3N4复相吸热陶瓷的致密度、力学性能、抗热震性能和抗氧化性能。其作用机理在于:第一,高温烧结过程中Yb2O3或Gd2O3可促进Si3N4-Al2O3-SiO2系统中液相的产生,生成稀土硅酸盐,从而为α-Si3N4的“溶解-析出”过程提供液相环境,有利于α-Si3N4→β-Si3N4的晶型转变;第二,促进β-Si3N4晶粒沿纵向的生长,即条棒状β-Si3N4晶粒的长径比增大;第三,在1560oC1580oC范围内促进Si3N4与Al2O3、SiO2的固溶反应,生成更多的O’-Sialon固溶相。经1600oC烧结后样品(Si3N4:80 wt.%,黑刚玉:20 wt.%,Yb2O3:6 wt.%,Gd2O3:6 wt.%)的性能最佳,吸水率为8.13%,气孔率为19.57%,体积密度为2.41 g·cm-3,抗折强度为103.10 MPa。30次热震后(室温1100oC,风冷)其抗折强度增加10.04%,达到113.45 MPa。经1300oC氧化100 h后其氧化增重为4.1158 mg·cm-2,氧化速率常数为0.2169 mg2·cm-4·h-1。添加复合稀土添加剂Yb2O3-Gd2O3后,O’-Sialon/Si3N4复相吸热陶瓷具有优异的抗氧化性能,经1300oC氧化100 h后样品中的稀土离子向表面迁移,在样品的氧化层与基体层界面处生成稀土硅酸盐相(Re2Si2O7或Re2SiO5),有利于表面生成一层致密的玻璃质“保护膜”,阻碍或减缓了外部氧气扩散进入样品内部,使得基体层不会进一步发生氧化。此外,由于稀土硅酸盐Yb2SiO5高温结构稳定且具有较低的热膨胀系数(3.54.5×10-6/oC),与Si3N4的热膨胀系数相匹配,在热震循环过程中产生的热应力小,也有利于样品抵抗热震破坏。为了探讨提高O’-Sialon/Si3N4复相吸热陶瓷材料太阳光吸收率的途径,选用Co2O3和MnO作为改性添加剂。结果表明,Co2O3在0.32.5μm波段内呈现高吸收率,较MnO具有更优的改性效果,可显着提高O’-Sialon/Si3N4复相吸热陶瓷材料的太阳光吸收率。经1600oC烧结的样品(Si3N4:80 wt.%,黑刚玉:20wt.%,Yb2O3:6 wt.%,Gd2O3:6 wt.%,Co2O3:3 wt.%)在0.32.5μm波段内的吸收率为87.41%,其中在紫外光区的吸收率为80.48%,可见光区的吸收率为81.30%,近红外光区的吸收率为86.09%。
二、结构陶瓷抗热震性能及其机理的研究进展(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、结构陶瓷抗热震性能及其机理的研究进展(论文提纲范文)
(1)定向凝固Al2O3/SmAlO3共晶陶瓷组织和抗热震性能研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
1 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 Al_2O_3基定向凝固氧化物共晶陶瓷 |
1.2.1 Al_2O_3基共晶陶瓷体系 |
1.2.2 定向凝固Al_2O_3/SAP共晶陶瓷 |
1.3 共晶凝固原理 |
1.4 常见的定向凝固技术 |
1.4.1 改进的Bridgeman法 |
1.4.2 微抽拉法 |
1.4.3 边界外延生长法 |
1.4.4 激光水平区熔法 |
1.4.5 激光悬浮区熔法 |
1.4.6 光悬浮区熔法 |
1.5 研究现状 |
1.6 研究目的方案和内容 |
1.6.1 研究目的 |
1.6.2 研究内容 |
1.6.3 研究方案 |
2 实验材料及实验方法 |
2.1 预制体的制备 |
2.2 光悬浮区熔工艺 |
2.3 显微组织结构表征 |
2.3.1 组织形貌分析 |
2.3.2 物相成分分析 |
2.3.3 晶体取向分析 |
2.3.4 相界面结构分析 |
2.4 力学性能表征 |
2.4.1 弹性模量 |
2.4.2 硬度和断裂韧性 |
2.4.3 抗热震性能 |
2.4.4 弯曲强度 |
2.4.5 压缩强度 |
3 Al_2O_3/SAP共晶陶瓷的凝固组织 |
3.1 引言 |
3.2 预制体制备对Al_2O_3/SAP共晶陶瓷的影响 |
3.2.1 预制体的长度 |
3.2.2 预制体的形状 |
3.2.3 预制体的厚度 |
3.3 光悬浮区熔工艺对Al_2O_3/SAP共晶陶瓷的影响 |
3.3.1 籽晶的选择 |
3.3.2 抽拉速率 |
3.3.3 旋转速率 |
3.4 Al_2O_3/SAP共晶陶瓷的组织形貌和相成分 |
3.5 Al_2O_3/SAP共晶陶瓷的晶体择优生长方向 |
3.6 Al_2O_3/SAP共晶陶瓷的相界面结构 |
3.7 Al_2O_3/SAP共晶陶瓷的共存机理 |
3.8 本章小结 |
4 Al_2O_3/SAP共晶陶瓷的力学性能 |
4.1 引言 |
4.2 Al_2O_3/SAP共晶陶瓷的弹性模量 |
4.3 Al_2O_3/SAP共晶陶瓷的硬度和断裂韧性 |
4.4 Al_2O_3/SAP共晶陶瓷的抗热震性能 |
4.4.1 压痕-淬火裂纹扩展形貌 |
4.4.2 临界抗热震温差 |
4.4.3 压痕-淬火裂纹扩展模型 |
4.4.4 压痕-淬火裂纹扩展机理 |
4.5 Al_2O_3/SAP共晶陶瓷的弯曲强度和压缩强度 |
4.6 本章小结 |
5 结论 |
致谢 |
参考文献 |
攻读学位期间主要研究成果 |
(2)镍基高温合金真空低压铸造工艺基础研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第1章 引言 |
1.1 熔模铸造工艺发展趋势 |
1.2 复杂薄壁铸件特点及成形要求 |
1.2.1 复杂薄壁铸件特点 |
1.2.2 复杂薄壁铸件成形要求 |
1.3 反重力铸造技术及其应用 |
1.3.1 反重力铸造技术分类 |
1.3.1.1 低压铸造 |
1.3.1.2 真空吸铸 |
1.3.1.3 差压铸造 |
1.3.1.4 调压铸造 |
1.3.2 反重力铸造技术在高温合金和不锈钢领域的应用 |
1.3.2.1 不锈钢反重力技术研究应用 |
1.3.2.2 高温合金反重力铸造技术研究现状 |
1.3.3 升液管研究应用现状 |
1.3.3.1 轻合金用升液管 |
1.3.3.2 钢铁材料用升液管 |
1.3.3.3 高温合金用升液管 |
1.4 真空低压铸造概述 |
1.4.1 真空低压铸造技术原理 |
1.4.2 加压速度对金属液流动性及充型能力的影响 |
1.4.3 保压压力对铸件凝固组织影响 |
1.4.4 保压压力对铸件内部缩松缩孔的影响 |
1.4.5 真空低压铸造工艺对铸件夹杂缺陷的影响 |
1.5 铸造数值模拟技术 |
1.5.1 界面换热系数 |
1.5.2 ProCast软件及其应用 |
1.5.2.1 ProCast主要模块功能 |
1.5.2.2 ProCast软件工作流程 |
1.5.2.3 ProCast软件应用 |
1.6 研究目标和研究内容 |
1.6.1 研究目标 |
1.6.2 研究内容 |
第2章 实验及数值模拟方法 |
2.1 陶瓷升液管研制路线 |
2.2 铸造数值模拟方法 |
2.2.1 计算域内模型的网格划分 |
2.2.2 合金及陶瓷型壳热物性参数 |
2.2.3 换热边界条件 |
2.3 真空低压熔模铸造实验方法 |
2.3.1 试件设计 |
2.3.2 陶瓷型壳制备 |
第3章 陶瓷升液管制备 |
3.1 陶瓷升液管材料选择 |
3.2 升液管结构设计 |
3.3 刚玉-莫来石升液管 |
3.3.1 刚玉-莫来石升液管制备 |
3.3.2 刚玉-莫来石升液管热震试验 |
3.4 陶瓷复合材料增韧对抗热震性的影响 |
3.4.1 陶瓷材料热震评价理论 |
3.4.2 陶瓷材料增韧对抗热震性能的影响 |
3.4.3 陶瓷复合材料提高抗热震性方法 |
3.5 氧化硅基陶瓷升液管 |
3.5.1 增韧氧化硅基陶瓷升液管 |
3.5.2 抗热震性试验 |
3.5.3 升液管断口分析 |
3.6 小结 |
第4章 K4169 合金-陶瓷型壳间界面换热系数反算 |
4.1 试件凝固传热模型 |
4.1.1 计算域内传热计算模型 |
4.1.2 边界条件 |
4.2 热物性参数及测温实验 |
4.2.1 K4169 合金及陶瓷型壳热物性参数 |
4.2.2 测温实验 |
4.3 型壳空载冷却试验 |
4.3.1 实验方案 |
4.3.2 试验结果 |
4.4 界面换热系数反算求解 |
4.5 结果与讨论 |
4.5.1 界面换热系数 |
4.5.2 界面热流 |
4.5.3 界面换热系数验证 |
4.6 原数值模拟与实验结果对比 |
4.7 小结 |
第5章 真空低压熔模铸造充型规律及控制 |
5.1 充型速度 |
5.1.1 升液速度与加压速度的关系 |
5.1.2 浇口速度与加压速度的关系 |
5.2 充型能力 |
5.2.1 真空低压铸造充型试验 |
5.2.1.1 试验方案 |
5.2.1.2 实验结果及数值模拟 |
5.2.2 加压速度对充型能力的影响 |
5.2.3 壁厚对充能力的影响 |
5.3 小结 |
第6章 高温合金涡轮叶片真空低压铸造试验 |
6.1 高温合金试件真空低压铸造工艺设计 |
6.2 工艺试验结果 |
6.3 小结 |
第7章 结论 |
参考文献 |
致谢 |
在校期间发表的学术论文及参与的科研项目 |
(3)热压烧结制备C/SiC复合材料及其性能研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第一章 绪论 |
1.1 课题背景 |
1.2 防热材料简介 |
1.3 C/SiC复合材料研究进展 |
1.4 陶瓷基防热材料烧结方法 |
1.5 研究目的与研究内容 |
第二章 实验方法 |
2.1 实验用原料 |
2.2 实验设备 |
2.3 实验设计及制备过程 |
2.4 表征方法 |
第三章 碳纤维含量及烧结工艺对C/SiC防热材料致密度及力学性能的影响 |
3.0 引言 |
3.1 碳纤维含量及烧结工艺对C/SiC材料致密度的影响 |
3.2 碳纤维含量及烧结工艺对C/SiC材料弯曲强度的影响 |
3.3 碳纤维含量及烧结工艺对C/SiC复合材料断裂韧性的影响 |
3.4 本章小结 |
第四章 碳纤维含量及烧结工艺对C/SiC复合材料抗烧蚀性能的影响 |
4.0 引言 |
4.1 烧结参数及碳纤维含量对C/SiC复合材料抗烧蚀性能的影响 |
4.2 本章小结 |
第五章 碳纤维含量及烧结工艺对C/SiC复合材料抗热震性能的影响 |
5.0 引言 |
5.1 烧结参数及碳纤维含量对C/SiC复合材料抗热震性能的影响 |
5.2 本章小结 |
第六章 优化后的C/SiC复合材料性能 |
第七章 结论 |
参考文献 |
致谢 |
(4)氮化硅陶瓷球压溃与热震失效行为研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 课题背景及研究的目的和意义 |
1.2 氮化硅陶瓷球简介 |
1.2.1 氮化硅陶瓷的发展 |
1.2.2 轴承用氮化硅陶瓷球的发展 |
1.2.3 氮化硅陶瓷球在使用过程中的失效行为 |
1.3 氮化硅陶瓷球的失效行为研究进展 |
1.3.1 氮化硅陶瓷球接触疲劳失效行为研究进展 |
1.3.2 氮化硅陶瓷球压溃失效行为研究进展 |
1.3.3 氮化硅陶瓷球热震失效行为研究进展 |
1.4 本文主要研究内容 |
第2章 试验材料与研究方法 |
2.1 试验材料及研究思路 |
2.1.1 试验材料与设备 |
2.1.2 研究思路 |
2.2 实验方案 |
2.2.1 氮化硅陶瓷球压溃失效行为实验方案 |
2.2.2 氮化硅陶瓷球热震失效行为实验方案 |
2.3 分析测试方法 |
2.3.1 热物理性能测试 |
2.3.2 力学性能分析 |
2.3.3 微观形貌分析 |
第3章 氮化硅陶瓷球压溃失效行为研究 |
3.1 引言 |
3.2 氮化硅陶瓷球的压碎载荷分析 |
3.3 氮化硅陶瓷球压溃过程中表面裂纹分析 |
3.4 氮化硅陶瓷球压溃过程破坏机理研究 |
3.4.1 基于赫兹接触原理的氮化硅陶瓷球破坏分析 |
3.4.2 基于ANSYS Workbench的氮化硅陶瓷球破坏分析 |
3.5 检验氮化硅陶瓷球压溃强度的步骤与误差分析 |
3.5.1 氮化硅陶瓷球压溃强度的误差分析 |
3.5.2 陶瓷球压溃强度的评价流程与工业应用思路 |
3.6 本章小结 |
第4章 氮化硅陶瓷球热震行为有限元分析与热震实验 |
4.1 引言 |
4.2 氮化硅陶瓷球的热物理性能测定 |
4.3 氮化硅陶瓷球热震过程的温度场与应力场模拟 |
4.3.1 氮化硅陶瓷球热震过程的温度场模拟 |
4.3.2 氮化硅陶瓷球热震过程的热应力模拟 |
4.4 考虑入水过程冷却速率变化的有限元模型分析 |
4.5 氮化硅陶瓷球的热震实验与表面形貌观察 |
4.6 本章小结 |
第5章 氮化硅陶瓷球的抗热震性能评价方法 |
5.1 引言 |
5.2 基于第二抗热震因子的氮化硅陶瓷球抗热震性能评价 |
5.3 基于第三抗热震因子的氮化硅陶瓷球抗热震性能评价 |
5.4 基于最大冷却速率的氮化硅陶瓷球的抗热震强度校核 |
5.5 氮化硅陶瓷球的抗热震能力评价步骤 |
5.6 本章小结 |
结论 |
参考文献 |
致谢 |
(5)铝合金表面等离子喷涂陶瓷—金属复合热防护涂层及其性能研究(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 热防护涂层概述 |
1.2.1 热防护涂层的结构体系 |
1.2.2 热防护涂层的材料体系 |
1.2.3 热防护涂层的制备工艺 |
1.3 等离子喷涂YSZ热防护涂层的研究现状 |
1.3.1 国外研究现状 |
1.3.2 国内研究现状 |
1.4 主要研究内容及技术路线 |
1.4.1 主要关键技术 |
1.4.2 主要研究内容 |
1.4.3 技术路线 |
第二章 实验材料与实验方法 |
2.1 实验材料 |
2.1.1 基体材料 |
2.1.2 粘结底层材料 |
2.1.3 陶瓷面层材料 |
2.2 实验方法 |
2.2.1 喷涂工艺参数设计 |
2.2.2 等离子喷涂用实验设备 |
2.2.3 分析表征用实验设备 |
2.3 本章小结 |
第三章 Mo涂层与8YSZ涂层的制备及分析表征 |
3.1 气体流量对等离子喷涂Mo涂层微观特性及力学性能的影响规律 |
3.1.1 Mo涂层的制备 |
3.1.2 气体流量对Mo涂层微观特性的影响规律 |
3.1.3 气体流量对Mo涂层物相组成的影响规律 |
3.1.4 气体流量对Mo涂层力学性能的影响规律 |
3.2 气体流量对等离子喷涂8YSZ涂层微观特性及力学性能的影响规律 |
3.2.1 8YSZ涂层的制备 |
3.2.2 气体流量对8YSZ涂层微观特性的影响规律 |
3.2.3 气体流量对8YSZ涂层物相组成的影响规律 |
3.2.4 气体流量对8YSZ涂层力学性能的影响规律 |
3.3 本章小结 |
第四章 Mo/8YSZ复合热防护涂层的制备及分析表征 |
4.1 Mo/8YSZ复合热防护涂层的制备及性能评价 |
4.1.1 Mo/8YSZ复合热防护涂层的制备 |
4.1.2 Mo/8YSZ复合热防护涂层的微观特性分析 |
4.1.3 Mo/8YSZ复合热防护涂层的力学性能分析 |
4.1.4 Mo/8YSZ复合热防护涂层的热防护性能分析 |
4.2 铝合金壳体内壁Mo/8YSZ复合热防护涂层的制备及性能评价 |
4.2.1 铝合金壳体内壁Mo/8YSZ复合热防护涂层的制备 |
4.2.2 铝合金壳体内壁Mo/8YSZ复合热防护涂层的抗热震性能分析 |
4.3 本章小结 |
第五章 结论与展望 |
5.1 结论 |
5.2 建议与展望 |
致谢 |
参考文献 |
附录 |
攻读硕士学位期间发表的学术论文 |
(6)氟化物玻璃陶瓷的性能优化研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第一章 绪论 |
1.1 玻璃陶瓷 |
1.1.1 玻璃陶瓷的概述 |
1.1.2 玻璃陶瓷的性质 |
1.1.3 玻璃陶瓷的分类 |
1.1.4 玻璃陶瓷的制备方法 |
1.1.5 玻璃陶瓷的应用 |
1.2 氟化物玻璃陶瓷 |
1.2.1 氟化物玻璃陶瓷的概念 |
1.2.2 氟化物玻璃陶瓷的乳浊机理 |
1.2.3 氟化物玻璃陶瓷的特点 |
1.2.4 日用氟化物玻璃陶瓷 |
1.3 TiO_2光催化涂层 |
1.3.1 TiO_2的光催化机理 |
1.3.2 TiO_2的光致亲水性原理 |
1.3.3 TiO_2涂层的制备方法 |
1.4 国内外研究现状和现存问题 |
1.4.1 国内外研究现状 |
1.4.2 现存问题 |
1.5 本论文的研究意义及内容 |
第二章 实验内容 |
2.1 实验原料 |
2.2 实验设备与仪器 |
2.3 实验流程 |
2.4 测试与表征 |
2.4.1 X射线衍射分析 |
2.4.2 扫描电镜显微分析 |
2.4.3 σ/α因子测试 |
2.4.4 白度测试 |
2.4.5 烧结温度和熔融温度测定 |
2.4.6 傅里叶变换红外光谱分析 |
2.4.7 显微硬度测试 |
2.4.8 光催化性能测试 |
2.4.9 铅笔硬度测试 |
2.4.10 接触角测试 |
第三章 析晶对玻璃陶瓷性能的影响 |
3.1 引言 |
3.2 实验内容 |
3.3 析晶结果分析 |
3.3.1 析晶相组成及含量 |
3.3.2 玻璃陶瓷显微结构 |
3.3.3 升温析晶过程 |
3.4 正交实验结果分析 |
3.5 实验因素对熔融温度和白度的影响 |
3.6 实验因素对σ/α因子的影响 |
3.7 性能优化的玻璃陶瓷配方 |
3.8 本章小结 |
第四章 RO对玻璃陶瓷性能的影响 |
4.1 引言 |
4.2 MgO替换量对玻璃陶瓷的影响 |
4.2.1 MgO替换量对玻璃陶瓷析晶性能的影响 |
4.2.2 MgO替换量对玻璃陶瓷显微结构的影响 |
4.2.3 MgO替换量对玻璃陶瓷白度的影响 |
4.2.4 MgO替换量对玻璃陶瓷σ/α因子的影响 |
4.2.5 MgO替换量对玻璃陶瓷显微硬度的影响 |
4.3 CaO替换量对玻璃陶瓷的影响 |
4.3.1 CaO替换量对玻璃陶瓷析晶性能的影响 |
4.3.2 CaO替换量对玻璃陶瓷显微结构的影响 |
4.3.3 CaO替换量对玻璃陶瓷白度的影响 |
4.3.4 CaO替换量对玻璃陶瓷σ/α因子的影响 |
4.3.5 CaO替换量对玻璃陶瓷显微硬度的影响 |
4.4 SrO替换量对玻璃陶瓷的影响 |
4.4.1 SrO替换量对玻璃陶瓷析晶性能的影响 |
4.4.2 SrO替换量对玻璃陶瓷显微结构的影响 |
4.4.3 SrO替换量对玻璃陶瓷白度的影响 |
4.4.4 SrO替换量对玻璃陶瓷σ/α因子的影响 |
4.4.5 SrO替换量对玻璃陶瓷显微硬度的影响 |
4.5 RO对氟化物玻璃陶瓷性能影响的对比 |
4.6 本章小结 |
第五章 TiO_2涂层对氟化物玻璃陶瓷性能的影响 |
5.1 引言 |
5.2 温度对负载TiO_2氟化物玻璃陶瓷的性能影响 |
5.2.1 实验内容 |
5.2.2 温度对玻璃陶瓷析晶性能的影响 |
5.2.3 温度对玻璃陶瓷显微结构的影响 |
5.2.4 温度对玻璃陶瓷光催化性能的影响 |
5.2.5 玻璃陶瓷光诱导亲水性和附着力 |
5.3 Si O_2 中间层对负载Ti O_2 氟化物玻璃陶瓷的影响 |
5.3.1 实验内容 |
5.3.2 SiO_2中间层对玻璃陶瓷析晶性能的影响 |
5.3.3 SiO_2中间层对玻璃陶瓷光催化性能的影响 |
5.4 本章小结 |
结论与展望 |
参考文献 |
攻读硕士学位期间取得的研究成果 |
致谢 |
附件 |
(7)镍基复合氧化物涂层的设计、制备及宽温域摩擦学机理研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 研究背景与意义 |
1.2 固体润滑剂及机理的研究现状 |
1.2.1 软金属单质固体润滑剂 |
1.2.2 层片固体润滑剂 |
1.2.3 碱土金属氟化物 |
1.2.4 氧化物陶瓷的润滑及机理的研究现状 |
1.3 热喷涂技术的研究现状 |
1.3.1 热喷涂原理 |
1.3.2 热喷涂技术的工艺流程 |
1.3.3 热喷涂分类 |
1.4 热喷涂涂层设计 |
1.4.1 涂层结构设计 |
1.4.2 粘结层材料的选择 |
1.5 选题的依据及研究内容 |
1.5.1 选题依据 |
1.5.2 研究内容 |
1.6 技术路线 |
第2章 材料制备与研究方法 |
2.1 实验材料 |
2.1.1 实验原料和实验仪器 |
2.1.2 粉末的处理和复合涂层的制备 |
2.2 复合涂层的力学性能和摩擦学性能 |
2.2.1 力学性能 |
2.2.2 摩擦学性能 |
2.3 复合涂层的组织结构性能表征 |
第3章 NiAl-MoO_3 复合涂层高温摩擦学与抗热震性能 |
3.1 引言 |
3.2 NiAl-MoO_3 复合涂层的组织结构及力学性能影响 |
3.3 NiAl-MoO_3 复合涂层的摩擦磨损性能的影响 |
3.3.1 NiAl-MoO_3 复合涂层的摩擦学性能分析 |
3.3.2 NiAl-MoO_3 复合涂层的磨损形貌分析 |
3.4 NiAl-MoO_3 复合涂层组织结构分析 |
3.5 NiAl-MoO_3 复合涂层的抗热震性能及机理 |
3.6 本章小结 |
第4章 不同MoO_3/BaO含量的NiAl复合涂层的制备及宽温域摩擦机理研究 |
4.1 引言 |
4.2 NiAl-MoO_3/BaO复合涂层的组织结构及力学性能 |
4.3 NiAl-MoO_3/BaO复合涂层的摩擦磨损性能的影响 |
4.3.1 NiAl-MoO_3/BaO复合涂层的摩擦学性能分析 |
4.3.2 NiAl-MoO_3/BaO复合涂层的磨损分析 |
4.4 NiAl-MoO_3/BaO复合涂层的摩擦学机理分析 |
4.4.1 NiAl-MoO_3/BaO复合涂层XRD谱图 |
4.4.2 NiAl-MoO_3/BaO复合涂层TEM分析 |
4.4.3 NiAl-MoO_3/BaO复合涂层对偶表面形貌及物相分析及拉曼分析 |
4.5 本章小结 |
第5章 不同MoO_3/CuO含量的NiAl复合涂层的制备及宽温域摩擦机理研究 |
5.1 引言 |
5.2 NiAl-MoO_3/CuO复合涂层的组织结构及力学性能 |
5.2.1 NiAl-MoO_3/CuO复合涂层的显微结构 |
5.2.2 NiAl-MoO_3/CuO复合涂层的力学性能 |
5.3 NiAl-MoO_3/CuO复合涂层的摩擦磨损性能的影响 |
5.3.1 NiAl-MoO_3/CuO复合涂层的摩擦学性能分析 |
5.3.2 NiAl-MoO_3/CuO复合涂层的摩擦曲线 |
5.3.3 NiAl-MoO_3/CuO复合涂层的磨痕磨损形貌分析 |
5.3.4 NiAl-MoO_3/CuO复合涂层的磨痕磨损形貌分析 |
5.4 NiAl-MoO_3/CuO复合涂层的摩擦学机理分析 |
5.4.1 NiAl-MoO_3/CuO复合涂层XRD谱图 |
5.4.2 NiAl-MoO_3/CuO复合涂层Raman分析 |
5.4.3 NiAl-MoO_3/CuO复合涂层高温摩擦机理图 |
5.5 本章小结 |
结论 |
参考文献 |
致谢 |
附录A 攻读学位期间所发表的学术论文目录 |
(8)激光仿生耦合改性热障涂层的组织与性能研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第一章 绪论 |
1.1 研究背景和意义 |
1.2 热障涂层的研究现状 |
1.2.1 热障涂层的结构体系 |
1.2.2 热障涂层的材料体系 |
1.2.3 热障涂层的制备技术 |
1.2.4 热障涂层的失效形式 |
1.2.5 改善热障涂层性能的方法与手段 |
1.3 生物耦合止裂原理及其仿生抗疲劳设计 |
1.3.1 生物耦合止裂功能原理 |
1.3.2 多元耦合仿生 |
1.3.3 仿生耦合抗热疲劳设计 |
1.4 激光仿生耦合改性技术 |
1.5 本文的主要研究内容 |
第二章 试验材料与研究方法 |
2.1 热障涂层仿生结构设计 |
2.2 试验材料 |
2.2.1 基体材料 |
2.2.2 涂层材料 |
2.3 热障涂层制备方法 |
2.3.1 基体预处理 |
2.3.2 粘结层制备 |
2.3.3 陶瓷层制备 |
2.4 激光仿生耦合改性热障涂层的制备 |
2.4.1 激光加工制备系统 |
2.4.2 制备的部分激光仿生耦合改性热障涂层 |
2.5 涂层组织与性能表征 |
2.5.1 显微组织、表面形貌与粗糙度测量 |
2.5.2 显微硬度测量 |
2.5.3 物相分析 |
2.5.4 残余应力测量 |
2.5.5 结合强度测试 |
2.5.6 隔热性能测试 |
2.5.7 热震性能测试 |
2.5.8 抗固体颗粒冲蚀性能测试 |
2.5.9 抗热腐蚀性能测试 |
第三章 仿生耦合热障涂层的工艺参数优化及后热处理 |
3.1 引言 |
3.2 激光加工工艺参数优化及分析 |
3.2.1 正交试验设计方案 |
3.2.2 正交试验结果与分析 |
3.2.3 试验因素对单元体宽度及深度的影响规律及分析 |
3.2.4 激光加工参数的选择 |
3.3 仿生耦合热障涂层的后热处理 |
3.3.1 仿生耦合热障涂层的宏观残余应力 |
3.3.2 仿生耦合热障涂层的整体去应力退火 |
3.3.3 去应力退火对仿生耦合热障涂层残余应力的影响 |
3.4 本章小节 |
第四章 单元体形态对仿生耦合热障涂层的组织与性能影响 |
4.1 引言 |
4.2 仿生耦合单元体的微观组织与形貌 |
4.2.1 表面形貌 |
4.2.2 显微组织 |
4.2.3 相结构 |
4.2.4 显微硬度 |
4.3 单元体形状对仿生耦合热障涂层性能的影响 |
4.3.1 不同形状仿生单元体的表面形貌与显微组织 |
4.3.2 不同单元体形状仿生耦合热障涂层的结合强度 |
4.3.3 不同单元体形状仿生耦合热障涂层的隔热性能 |
4.3.4 不同单元体形状仿生耦合热障涂层的抗热震性能 |
4.3.5 不同单元体形状仿生耦合热障涂层的抗固体颗粒冲蚀性能 |
4.4 单元体间距对仿生耦合热障涂层性能的影响规律研究 |
4.4.1 不同单元体间距仿生耦合热障涂层的隔热性能 |
4.4.2 不同单元体间距仿生耦合热障涂层的抗热震性能 |
4.5 本章小节 |
第五章 陶瓷层母材对仿生耦合热障涂层的组织与性能影响 |
5.1 引言 |
5.2 陶瓷层材料及其影响规律 |
5.2.1 不同陶瓷层母体材料的显微组织 |
5.2.2 陶瓷层母体材料对单元体表面形貌与显微组织的影响 |
5.3 陶瓷层材料对仿生耦合热障涂层性能的影响 |
5.3.1 对仿生耦合热障涂层结合强度的影响及分析 |
5.3.2 对仿生耦合热障涂层隔热性能的影响及分析 |
5.3.3 对仿生耦合热障涂层抗热震性能的影响及分析 |
5.3.4 对仿生耦合热障涂层抗热腐蚀性能的影响及分析 |
5.4 本章小节 |
第六章 单元体材料对仿生耦合热障涂层的组织与性能影响 |
6.1 引言 |
6.2 不同Ti Al3含量仿生单元体的微观组织与形貌 |
6.2.1 表面形貌 |
6.2.2 显微组织 |
6.2.3 相结构分析 |
6.3 单元体材料对仿生耦合热障涂层抗热震性能的影响 |
6.4 本章小节 |
第七章 结论与展望 |
7.1 结论 |
7.2 创新点 |
7.3 展望 |
参考文献 |
作者简介及在学期间所取得的科研成果 |
致谢 |
(9)太阳能热发电用SiC储热陶瓷材料的研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 课题研究的背景、目的及意义 |
1.2 与课题相关的国内外研究进展 |
1.2.1 塔式太阳能热发电及其储热材料的研究进展 |
1.2.2 高热导率SiC陶瓷材料研究进展 |
1.2.3 SiC_w/SiC制备方法研究进展 |
1.2.4 SiC基陶瓷的高温性能研究进展 |
1.3 课题研究主要内容 |
第2章 原位合成SiC_w/SiC复相陶瓷的制备、结构与性能 |
2.1 实验 |
2.1.1 实验用原料 |
2.1.2 样品配方组成设计 |
2.1.3 样品制备 |
2.1.4 样品性能与结构表征方法 |
2.2 结果分析与讨论 |
2.2.1 影响样品烧成收缩率的因素 |
2.2.2 影响样品吸水率、显气孔率、体积密度和抗折强度的因素 |
2.2.3 样品相组成分析 |
2.2.4 原位合成SiC_w形貌研究 |
2.2.5 原位合成SiC_w机理探讨 |
2.2.6 样品的热学性能分析 |
2.2.7 样品抗热震机理的研究 |
2.2.8 样品抗氧化机理的研究 |
2.3 本章小结 |
第3章 Fe_2O_3 对原位合成SiC_w形貌及SiC_w/SiC复相陶瓷性能的影响 |
3.1 实验 |
3.1.1 实验用原料 |
3.1.2 样品配方组成设计 |
3.1.3 样品制备 |
3.1.4 结构、性能表征方法 |
3.2 结果分析与讨论 |
3.2.1 Fe_2O_3 对样品烧成收缩率的影响 |
3.2.2 Fe_2O_3 对样品吸水率、显气孔率、体积密度和抗折强度的影响 |
3.2.3 Fe_2O_3对SiC_w/SiC复相陶瓷相组成的影响 |
3.2.4 Fe_2O_3对SiC_w形貌的改善及其机理 |
3.2.5 Fe_2O_3 对样品热学性能的影响 |
3.2.6 Fe_2O_3 对样品抗热震性能的影响 |
3.2.7 Fe_2O_3 对样品抗氧化性能的影响 |
3.3 本章小结 |
第4章 Y_2O_3对SiC_w/SiC复相陶瓷的致密化改性研究 |
4.1 实验 |
4.1.1 实验用原料 |
4.1.2 样品配方组成设计 |
4.1.3 样品制备 |
4.1.4 样品结构、性能表征方法 |
4.2 结果分析与讨论 |
4.2.1 Y_2O_3 对样品烧成收缩率的影响 |
4.2.2 Y_2O_3 对样品吸水率、显气孔率、体积密度和抗折强度的影响 |
4.2.3 Y_2O_3 对样品的相组成的影响 |
4.2.4 Y_2O_3 对样品显微结构的影响 |
4.2.5 Y_2O_3 对样品抗氧化性能的影响 |
4.2.6 Y_2O_3 对样品抗热震性能的影响 |
4.2.7 Y_2O_3 对样品热学性能的影响 |
4.3 本章小结 |
第5章 SiC基复相陶瓷-PCM复合储热材料的研究 |
5.1 实验用原料 |
5.2 样品制备 |
5.3 热循环性能表征方法 |
5.3.1 热循环实验方法 |
5.3.2 FE-SEM测试 |
5.4 结果分析与讨论 |
5.4.1 SiC基复相陶瓷与Al-Si-Cu合金的相容性机理研究 |
5.4.2 SiC基复相陶瓷与Na Cl的相容性机理研究 |
5.4.3 显热-潜热复合储热材料储热密度分析 |
5.5 本章小结 |
第6章 全文结论及展望 |
6.1 全文结论 |
6.2 创新点 |
6.3 展望 |
致谢 |
参考文献 |
攻读硕士学位期间发表的论文及参与的科研项目 |
(10)太阳能热发电用Si3N4吸热陶瓷材料的研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 课题研究的目的及意义 |
1.2 课题有关的国内外研究现状 |
1.2.1 塔式太阳能热发电及其吸热体材料的研究进展 |
1.2.2 Si_3N_4 陶瓷材料的研究进展 |
1.2.3 降低烧结温度、提高Si_3N_4 陶瓷致密度的研究进展 |
1.2.4 提高Si_3N_4 陶瓷抗热震性能和抗氧化性能的研究进展 |
1.2.5 提高太阳能吸热材料吸收率的研究进展 |
1.3 课题研究主要内容 |
第2章 O'-Sialon/Si_3N_4 复相吸热陶瓷材料的制备及结构与性能的研究 |
2.1实验 |
2.1.1 实验用原料 |
2.1.2 样品配方组成设计 |
2.1.3 样品制备 |
2.1.4 结构、性能表征方法 |
2.2 结果分析与讨论 |
2.2.1 影响O'-Sialon/Si_3N_4 复相陶瓷致密度和抗折强度的因素 |
2.2.2 O'-Sialon/Si_3N_4 复相陶瓷相组成分析 |
2.2.3 O'-Sialon/Si_3N_4 复相陶瓷显微结构和微区成分分析 |
2.2.4 O'-Sialon/Si_3N_4 复相陶瓷抗热震机理的研究 |
2.2.5 O'-Sialon/Si_3N_4 复相陶瓷抗氧化机理的研究 |
2.3 本章小结 |
第3章 稀土氧化物对O'-Sialon/Si_3N_4 复相吸热陶瓷材料结构与性能的影响 |
3.1 实验 |
3.1.1 实验用原料 |
3.1.2 配方组成设计 |
3.1.3 样品制备 |
3.1.4 结构、性能表征方法 |
3.2 结果分析与讨论 |
3.2.1 Yb_2O_3对O'-Sialon/Si_3N_4 复相吸热陶瓷结构和性能的影响 |
3.2.2 Gd_2O_3对O'-Sialon/Si_3N_4 复相陶瓷结构和性能的影响 |
3.2.3 Yb_2O_3-Gd_2O_3对O'-Sialon/Si_3N_4 复相陶瓷结构和性能的影响 |
3.3 本章小结 |
第4章 提高O'-Sialon/Si_3N_4 复相吸热陶瓷材料太阳光吸收率的研究 |
4.1 实验 |
4.1.1 实验用原料 |
4.1.2 配方组成设计 |
4.1.3 样品制备 |
4.1.4 结构、性能表征方法 |
4.2 结果分析与讨论 |
4.2.1 A~D系列最佳样品太阳光吸收率的研究 |
4.2.2 Co_2O_3和MnO提高O'-Sialon/Si_3N_4 复相陶瓷太阳光吸收率的机理研究 |
4.2.3 Co_2O_3和MnO对 O'-Sialon/Si_3N_4 复相陶瓷致密度和抗折强度的影响 |
4.2.4 Co_2O_3和MnO对 O'-Sialon/Si_3N_4 复相陶瓷相组成的影响 |
4.2.5 Co_2O_3和MnO对 O'-Sialon/Si_3N_4 复相陶瓷显微结构的影响 |
4.3 本章小结 |
第5章 全文结论及创新点 |
5.1 全文结论 |
5.2 创新点 |
致谢 |
参考文献 |
攻读硕士学位期间发表的论文及参与的科研项目 |
四、结构陶瓷抗热震性能及其机理的研究进展(论文参考文献)
- [1]定向凝固Al2O3/SmAlO3共晶陶瓷组织和抗热震性能研究[D]. 相王帅. 西安理工大学, 2021(01)
- [2]镍基高温合金真空低压铸造工艺基础研究[D]. 马岚波. 机械科学研究总院, 2021(01)
- [3]热压烧结制备C/SiC复合材料及其性能研究[D]. 黄竑翔. 钢铁研究总院, 2021(01)
- [4]氮化硅陶瓷球压溃与热震失效行为研究[D]. 扈忠波. 哈尔滨工业大学, 2020(01)
- [5]铝合金表面等离子喷涂陶瓷—金属复合热防护涂层及其性能研究[D]. 张啸寒. 中国民航大学, 2020(01)
- [6]氟化物玻璃陶瓷的性能优化研究[D]. 吴敏. 华南理工大学, 2020(02)
- [7]镍基复合氧化物涂层的设计、制备及宽温域摩擦学机理研究[D]. 姚仟仟. 兰州理工大学, 2020
- [8]激光仿生耦合改性热障涂层的组织与性能研究[D]. 张盼盼. 吉林大学, 2019(02)
- [9]太阳能热发电用SiC储热陶瓷材料的研究[D]. 田江洲. 武汉理工大学, 2019(07)
- [10]太阳能热发电用Si3N4吸热陶瓷材料的研究[D]. 米凯峰. 武汉理工大学, 2019(07)