ZrC增强W-Zr复合材料的制备及其力学性能研究开题报告

 2020-02-10 10:02

1. 研究目的与意义(文献综述)

钨基复合材料由于具有高密度、高熔点、低热膨胀系数、良好的高温强度以 及优异的耐腐蚀等一系列优异的性能,在航空航天、军事工业、电子工业等领域 得到广泛的应用[1]。然而,低温脆性是制约其应用的主要原因,为了改善钨基体的力学性能,颗粒增强钨基复合材料得到了广大科研工作者的关注。

目前,越来越多的研究集中在碳化物增强钨基复合材料[2]。lee.d[3] 等通过机械合金和等离子活化烧结制备了高含量hfc下的w-hfc复合材料。康克家[4]等采用电弧熔炼法制备了w-sic复合材料并发现其相较于纯w的力学性能变化规律,郎少庭[5]等采用湿化学法和等离子活化烧结的方法制备了低tic含量的 w-tic复合材料。zrc颗粒在碳化物中具有较高的熔点,低的热膨胀系数以及良好的高温稳定性,同样是高温增强钨基复合材料有效的第二相,同时相比于其余碳化物zrc的获取成本低。此外,活泼性金属zr对o、n、p、s 等杂质元素具有较高的亲和力,可以降低杂质元素在钨晶界上的富集,提高晶界结合强度。相比于烧结法,电弧熔炼所制得的样品具有更高的纯度,有利于降低钨极材料的韧脆转变温度[6]

因此本论文拟采用电弧熔炼法法制备颗粒增强w/zrc复合材料,讨论了zr合金化含量以及增强相zrc含量对复合材料致密度、物相组成和组织结构、力学性能的影响规律并在此基础上,进一步添加微量zr元素,探究了zr对w/hfc 复合材料性能的影响规律。

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2. 研究的基本内容与方案

1、研究(设计)的基本内容:

w基复合材料的低温脆性是制约其应用的主要原因,而高温稳定碳化物以及金属合金化添加是解决该问题的有效途径。本论文采用电弧熔炼法制备zrc颗粒增强w-zr复合材料,讨论了zr合金化对w基复合材料致密度、物相组成、组织结构和力学性能的影响规律,并在此基础上,进一步添加增强颗粒zrc,探究了zrc含量对w/zrc 复合材料性能的影响规律。主要内容包括:(1)利用电弧熔炼制备w基复合材料的制备工艺;(2)zr合金化含量以及增强相zrc含量对复合材料致密度的影响;(3)zr合金化含量以及增强相zrc含量对复合材料物相组成和组织结构的影响;(4)zr合金化含量以及增强相zrc含量对复合材料力学性能的影响;(5)zr合金化与陶瓷相的协同强韧化作用机制.

2、目标

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3. 研究计划与安排

第1-3周:查阅相关文献资料,完成英文翻译。明确研究内容,了解研究所需原料、仪器和设备。确定技术方案,并完成开题报告。

第4-6周:按照设计方案制备出zrc颗粒增强w-zr复合材料

第7-12周:采用扫描电镜,x射线衍射,背散射电子衍射等手段对zrc颗粒增强w-zr复合材料进行表征;并使用力学测试仪测试其力学性能。

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4. 参考文献(12篇以上)

[1]g.m. song,y.j. wang, y. zhou, elevated temperature ablation resistance and thermophysicalproperties of tungsten matrix composites reinforced with zrc particles, j.mater. sci. 36 (2001) 4625-4631.

[2]z.m.xie,r.liu, s. miao, x.d. yang, t. zhang, x.p. wang, q.f. fang, c.s. liu, g.n. luo,y.y. lian amp; x. liu, extraordinary high ductility/strength of the interfacedesigned bulk w-zrc alloy plate at relatively low temperature, sci. rep. 5(2015) 1-10.

[3] 廖乾初,钨和钨合金的解理断裂问题,金属学报,1(1974)42-49.

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