SPS高压制备ZrC及其显微形貌研究开题报告

 2020-02-10 10:02

1. 研究目的与意义(文献综述)

高压烧结就是在给陶瓷粉体或具有一定致密度的坯体加热同时施加很高的压力,以实现陶瓷的压力烧结。与普通常压烧结工艺不同,高压烧结过程中,除了粉末的表面自由能的变化为烧结驱动力外,同时还有外加压力作为烧结驱动力,从而影响了烧结进程。由于烧结驱动力的增大,高压可以使得许多其它方法不能烧结的陶瓷实现烧结;其它方法可以烧结的则可 以进一步改善其性能同时降低烧结温度,缩短烧结时间,有利于工艺控制。一般来说,同种陶瓷用普通无压烧结和高压烧结相比,高压的材料密度高,质地要均匀。同时,因为能够在晶粒成长或重新结晶不大可能进行的温度范围达到致密化,所以,高压烧结可以获得由微小晶粒构成的高强度、高密度烧结体。高压的烧结条件不仅可以解决陶瓷材料高密实度与细晶粒不可兼得的难题,还赋予其独特的显微结构和性能,是先进陶瓷新材料发展的重要方向。

近年来,热压烧结(HP)与放电等离子烧结(SPS)广泛应用在高性能陶瓷材料的制备中。这类利用压力辅助烧结技术能够有效促进陶瓷致密化,降低烧结温度,抑制晶粒生长,是先进陶瓷的理想制备手段,尤其适合难烧结的非氧化物先进陶瓷。Barnier、Gendre和 Wei等人在ZrC陶瓷的热压与SPS烧结的研究中发现 ,外加压力对ZrC致密化机制具有促进作用,提高压力可显著提升陶瓷的致密度,这为我们的研究提供了思路。

本毕业论文拟利用高压SPS技术研究碳化锆(ZrC)陶瓷的致密化行为。碳化锆(ZrC)是一种重要的超高温陶瓷材料,具有高熔点、低密度、耐腐蚀、高导电与导热性、高中字透过率,以及良好的抗热震性能和高温力学性能,在航空航天、核工业等多个领域中的高温工况下具有重要的应用前景。然而,ZrC陶瓷的烧结致密化困难,传统的热压工艺往往需要2100℃以上的温度,这会使晶粒粗化,从而降低陶瓷的力学性能,使其应用范围受到限制。对此,我们受到高压烧结的启发,拟采用高压放电等离子烧结(HPSPS)对碳化锆(ZrC)进行致密化烧结,并对微观形貌和晶粒尺寸演变进行观察,来揭示高压条件下碳化锆陶瓷致密化和结构演化本质,以期在高压烧结先进陶瓷材料方面取得进展,促进新技术和新材料的发展。

2. 研究的基本内容与方案

本毕业论文拟利用高压sps技术研究碳化锆(zrc)陶瓷的致密化行为,对碳化锆(zrc)进行致密化烧结,并对微观形貌和晶粒尺寸演变进行观察,来揭示高压条件下碳化锆陶瓷致密化和结构演化本质。具体内容如下:

(1) 以商业微米级zrc粉末为原料,研究其在常压sps烧结中不同温度下的致密化过程与晶粒生长行为。

(2) 根据上述常压烧结过程获得的结果,绘制晶粒尺寸与温度的关系曲线图,寻找晶粒快速长大的温度区间。

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3. 研究计划与安排

第1-6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7-9周:采用常压sps研究碳化锆陶瓷的致密化行为和形貌演化规律

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4. 参考文献(12篇以上)

1.y. tian, b. xu, d.yu, y. ma, y. wang, y. jiang, w. hu, c. tang, y. gao, k. luo, z. zhao, l. m.wang, b. wen, j. he and z. liu. ultrahard nanotwinned cubic boron nitride.nature 2013,493(7432): 385-388.

2. q. huang, d. l. yu,b. xu, w. t. hu, y. m. ma, y. b. wang, z. s. zhao, b. wen, j. l. he, z. y. liuand y. j. tian. nanotwinned diamond with unprecedented hardness and stability.nature 2014,510(7504): 250-253.

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