电弧熔炼法制备B4C-CrB2系共晶陶瓷材料开题报告

 2020-02-10 10:02

1. 研究目的与意义(文献综述)

近年来,陶瓷由于其较高熔点、低密度、高硬度等优点开始应用到汽车、飞机和火箭的发动机上。但从高温强度、 蠕变、热膨胀和抗热震等多方面考虑 , 能够作为超高温结构材料使用的陶瓷或陶瓷基复合材料并不多, 主要是碳化物和硼化物[1]。相较与传统陶瓷材料,将两种或两者以上碳化物、硼化物按一定配比混合制备得到的共晶陶瓷,具有细小均匀的棒状或片状组织结构,表现出良好的高温稳定性与优异的机械性能,作为超高温结构材料具有广泛的应用前景。

关于碳化物-硼化物系二元共晶陶瓷的合成与表征已有大量研究报道:

c. c. sorrell等人利用浮区法定向凝固合成了具有规则片状组织结构的zrc-zrb2,zrc-tib2和tic-tib2共晶陶瓷并研究了晶粒的生长方向[2]; rong tu等人利用电弧熔炼法合成了具有片状组织结构的zrb2–sic[3][4]和b4c-hfb2[5]共晶陶瓷并表征了其性能;wen-jun li等人利用电弧熔炼法合成了具有片状组织结构的tib2–sic共晶陶瓷并表征了其性能[6];itaru gunjishima等人利用浮区法定向凝固合成了具有棒状组织结构的b4c–tib2共晶陶瓷,研究了其晶体取向和表征了其性能[7];i. bogomol等人利用基于无坩埚区熔化的浮区法合成了具有棒状组织结构的b4c–tib2共晶陶瓷并表征了其高温强度[8],之后又研究了夹杂物的生长机理[9];anton v. polotai等人利用激光表面处理定向凝固合成了具有片状组织结构的b4c–tib2共晶陶瓷[10],之后又表征了其硬度[11];dmytro demirskyi等人利用电火花等离子体烧结技术原位合成了具有棒状组织结构的b4c–tab2[12][13]和b4c–nbb2[14][15]共晶陶瓷并表征了其性能,之后又分析了b4c–tab2共晶陶瓷的高温弯曲强度行为[16]

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2. 研究的基本内容与方案

2.1 基本内容

材料制备:使用b4c、crb2两种原料,配置成多种不同组分的混合均匀的原料粉末,利用电弧熔炼法制备b4c-crb2系共晶陶瓷材料。

材料表征:对b4c-crb2系共晶陶瓷材料进行结构表征和综合性能表征,通过xrd、fesem和eds等手段对块体材料的物相组成、元素分部、微观结构、晶体取向等进行表征。并采用维氏硬度计、电导率测定仪、热导系数测定仪以及热膨胀系数测定仪对材料的硬度、断裂韧性、电导率、热导率和热膨胀系数进行测定。

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3. 研究计划与安排

第1-4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5-10周:按照设计方案,制备b4c-crb2系共晶陶瓷材料。

第11-14周:采用xrd、fesem等测试技术对陶瓷材料的物相、显微结构、电学性能、热学性能进行测试。

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4. 参考文献(12篇以上)

[1] 张勇, 何新波, 曲选辉,等. 超高温材料的研究进展及应用[j]. 材料导报,2007, 21(12):60-64.

[2] sorrell c c,beratan h r, bradt r c, et al. directional solidification of (ti, zr) carbide‐(ti, zr)diboride eutectics[j]. journal of the american ceramic society, 2010,67(3):190-194.

[3] tu r, hirayama h, gotot. preparation of zrb2–sic composites by arc melting and theirproperties[j]. journal of the ceramic society of japan, 2008,116(1351):431-435.

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