一、C/C复合材料的显微结构及其与工艺、性能的关系（论文文献综述）
龚江宏[1]（2021）在《陶瓷材料脆性断裂的显微结构效应》文中进行了进一步梳理本文系统地回顾了自Griffith的经典性工作发表一个世纪以来在陶瓷材料断裂行为方面所取得的研究进展,着重强调了脆性断裂的显微结构效应。
朱家缔[2]（2021）在《C/C-ZrC复合材料的制备及性能研究》文中研究表明为了满足新一代飞行器热结构部件对热防护材料的需求,提升C/C复合材料的抗氧化能力和抗烧蚀性能,本文以C/C复合材料为基础,采用反应熔渗工艺快速、高效地将ZrC陶瓷组元引入到C/C复合材料基体中,制备C/C-ZrC复合材料。通过对C/C复合材料坯体特性进行表征,研究了不同密度、不同结构C/C坯体的熔渗效果。重点探讨了细编穿刺、针刺结构的碳纤维预制体和沉积碳基体、沥青碳基体对RMI法制备C/C-ZrC复合材料组织结构、力学性能、热物理性能以及烧蚀性能的影响。主要研究内容和结果如下:首先,对C/C复合材料织物结构、工艺方法等对坯体孔隙结构的影响进行研究。较为深入地研究了C/C复合材料织物的孔隙结构与增密情况,探究了制备工艺对坯体孔隙结构与分布的影响。研究发现:坯体中的孔隙主要分为毫米级孔隙和微米级孔隙两类。毫米级孔隙主要受坯体采用的碳纤维预制体种类影响,微米级孔隙主要受引入基体碳种类的影响,沥青碳基体的微米级孔隙平均孔径更小。毫米级孔隙决定C/C-ZrC复合材料中ZrC的含量。微米级孔隙决定C/C-ZrC复合材料的最终孔隙率和平均孔径。其次分析了C/C复合材料坯体的特征对C/C-ZrC复合材料致密程度、显微结构、陶瓷相含量等方面的影响。研究发现:经过两轮沥青浸渍、碳化,密度在1.2 g·cm-3左右的针刺结构C/C坯体渗透效果最好。经过一轮沥青浸渍、碳化的细编穿刺结构C/C坯体渗透效果最好。引入沥青碳基体制备的材料中ZrC的质量分数更高。最后,研究了C/C-ZrC复合材料制备工艺-显微结构-力学性能-烧蚀性能之间的相互关系,对材料性能的影响因素进行了分析。研究发现:采用针刺结构预制体制备的C/C-ZrC复合材料在承受弯曲载荷时挠度更小,弯曲弹性模量更高,断裂应变更低,弯曲强度略低于细编穿刺结构的C/C-ZrC复合材料;引入沉积碳基体制备的C/C-ZrC复合材料力学性能更好;C/C-ZrC复合材料的热膨胀系数随温度升高而增加,在1000℃时达到最大值6.63×10-6·K-1;热扩散系数随着ZrC含量的增大而减小,随着温度升高而下降;比热容随着ZrC含量的增大而减小,随着温度的升高而增加;热导率随着ZrC含量的增大而减小,随温度升高而下降,由室温下的39.67 W·m-1·K-1最终在1200℃是下降到18.55 W·m-1·K-1;制备的C/C-ZrC复合材料表现出优异的抗烧蚀性能,采用针刺结构预制体制备的C/C-ZrC复合材料线烧蚀率更低;引入沉积碳基体的C/C-ZrC复合材料烧蚀率更低,烧蚀性能更好。适当提升C/C-ZrC复合材料中的ZrC质量分数可以提升材料的烧蚀性能。
欧阳思[3]（2021）在《铁水脱硫搅拌器用碳纤维增强莫来石浇注料结构与性能研究》文中研究指明铁水KR搅拌脱硫工艺是目前国内外钢铁企业铁水深脱硫的首选工艺。搅拌器是该工艺的唯一动力来源,由耐火材料外衬包裹金属芯和组成,由于其长期处于热震与铁水冲刷的工作环境中,对外衬耐火材料的整体性、热震稳定性和抗冲刷性提出高要求,使钢纤维增强莫来石浇注料成为目前搅拌器主流外衬耐火材料。随着铁钢界面技术的不断进步,铁水脱硫温度不断升高,搅拌器耐火材料外衬热震温差不断增大,导致莫来石浇注料中钢纤维高温膨胀、熔融加剧,失去其增强效果的同时,加剧搅拌器内部缺陷和破损,使搅拌器服役寿命明显下降。因而,为了应对更高温的铁水预处理环境,需以合适增强相取代钢纤维。碳纤维是一种新型非金属材料,含碳量高达90 wt.%,具有高强度、高模量、热膨胀系数小、非氧化环境下耐高温性好等优点,常与陶瓷材料、碳材料、金属材料、混凝土等复合,改善材料性能。然而,由于碳纤维表面疏水且含碳量高,将其引入耐火材料仍然存在较多问题,如分散不均、空气气氛高温下易氧化及与材料界面结合性差等。因此,本论文拟通过碳纤维表面改性与修饰,改善碳纤维高温抗氧化性及其与耐火材料间的界面结合性,并通过分散剂调节其分散行为,从而解决碳纤维在耐火材料中分散不均的问题,达到耐火材料碳纤维增强的目的;随后,在碳纤维改性与分散研究基础上,将其引入莫来石浇注料中,以改善浇注料热震稳定性和力学性能,并分析研究浇注料常温和高温下的增强机理;最后,采取数值模拟手段,对比分析不同莫来石浇注料搅拌器服役过程温度场和应力场的变化规律,并开展了两种浇注料搅拌器的工业对比试验研究。得出如下结论:（1）碳纤维表面改性与分散:（1）合适的热处理温度和时间可氧化分解碳纤维表面环氧树脂上胶剂而不损伤碳纤维本体;（2）除胶后,经10 wt.%硝酸溶液浸泡10 h的碳纤维比表面积和官能团增加,提高其与浇注料间的界面结合;（3）10 wt.%二氧化硅溶胶可在3～4mm碳纤维表面形成覆盖程度好且厚的SiO2涂层,原位气固反应法可在碳纤维表面生成SiC涂层,均可提升碳纤维抗氧化性及其与浇注料间的界面结合性;（4）PVP所带吡咯烷酮五环结构基团可与碳纤维形成π-π共轭作用,起到空间位阻的作用,提高碳纤维在水基材料中的分散稳定性,最佳分散剂溶液浓度为0.6 wt.%。（2）碳纤维对莫来石浇注料性能的影响:（1）碳纤维加入量和长度为0.1 wt.%和3 mm时,其在浇注料中分散均匀,增加与浇注料间结合界面,且适宜的长径比使增强增韧效果达到最佳,浇注料力学强度可提高40%以上;（2）高温处理后浇注料中碳纤维及其氧化形成的纤维状孔可消耗裂纹扩展能量,使热震裂纹偏转、减弱,其热震后强度保持率提高20%以上;（3）表面包覆SiO2和SiC涂层的碳纤维（CF/SiO2和CF/SiC）抗氧化性较好,浇注料力学强度提高30%以上,1450℃处理CF/SiC试样内有SiC晶须生成,改善浇注料抗热震性,强度保持率提高约10%。（3）碳纤维增强莫来石浇注料机理及性能调控:（1）在模拟莫来石浇注料加热过程中内部环境条件下,碳纤维高温处理后表面生成SiOX微球,提高碳纤维与基体间的结合性,从而提高浇注料力学性能;（2）碳纤维增强莫来石浇注料在高温热处理后内部发现互锁且表面包覆SiOX的SiC晶须（SiC/SiOX晶须）,其数量随着碳纤维添加量增大而增加,该晶须可阻止裂纹的扩展与传播,从而提高浇注料的力学性能;（3）埋炭环境下热处理后碳纤维增强莫来石浇注料内生成大量SiC/SiOX晶须且玻璃相较少,其热震稳定性较空气环境下热处理浇注料有极大提升;（4）硅粉加入可提高碳纤维增强莫来石浇注料抗氧化性和力学性能,二氧化硅微粉加入可提高碳纤维分散性和浇注料流动性,碳化硅加入可提高浇注料热震稳定性和抗渣性。（4）碳纤维增强莫来石浇注料搅拌器应力场模拟与服役情况:（1）通过ANSYS数值模拟对比分析常规莫来石浇注料搅拌器和碳纤维增强莫来石浇注料搅拌器服役条件下温度场和应力场发现,由于碳纤维增强莫来石浇注料的导热系数和热膨胀系数较小,其搅拌器表面温度上升慢,内部温度梯度小,热应力低,最大热应力降低约40%;（2）通过工业对比试验发现,碳纤维增强莫来石浇注料搅拌器的平均使用寿命较常规莫来石浇注料搅拌器延长50%左右。
李周[4]（2021）在《间歇加热定向脉冲气流TG-CVI法制备C/C复合材料工艺与性能研究》文中研究说明C/C复合材料是由碳纤维与碳基体所组成的新型复合材料。C/C复合材料具有高温强度高、耐腐蚀、热膨胀系数小、耐烧蚀及生物相容性好等优点,被广泛应用于航空航天、军事、核能源和生物医学等领域。到目前为止,国内外学者研究出了众多制备C/C复合材料的方法,如化学气相渗透法（CVI）、液相浸渍法、等温化学气相渗透法（ICVI）、热梯度化学气相渗透法（TG-CVI）、强制流动化学气相渗透法（FCVI）、脉冲化学气相渗透法等。其中化学气相渗透法是制备高性能C/C复合材料最常用的方法。工业生产中由于等温CVI工艺较为简单,使其成为工业生产中应用最广的工艺,但由于其制备周期太长,制备成本高,导致国内外商用C/C复合材料的价格居高不下,限制了C/C复合材料在诸多领域的应用。针对C/C复合材料制备周期长的问题,本文使用间歇加热定向脉冲气流TG-CVI工艺,在较短的时间内制备出性能优良的C/C复合材料,并研究了不同工艺参数对C/C复合材料微观组织结构与力学性能的影响,主要研究结果如下:（1）本课题中制备C/C复合材料的工艺综合了间歇加热、热梯度CVI、定向气流CVI与脉冲CVI的优点,显着缩短了C/C复合材料的制备周期,提高了致密化速率,是传统ICVI的3倍以上,约为定向脉冲气流TG-CVI的1.4倍。（2）在相同的沉积时间内,随着间歇加热温度差的增大,C/C复合材料的致密化速率明显提高,C/C复合材料的表观密度提高。当温度差为150℃时,致密化速率为35.2×10-3 g·cm-3·h-1,试样完全致密时其表观密度可以达到1.82 g·cm-3,抗弯强度为119.64 MPa。（3）在间歇加热温度差为100℃的基础上控制外侧温度保持850℃不变,C/C复合材料的致密化速率进一步提升至35.7×10-3 g·cm-3·h-1,表观密度为1.785 g·cm-3,抗弯性能可达111.67 MPa。（4）使用间歇加热定向脉冲气流TG-CVI法制备的C/C复合材料微观结构主要是光滑层结构,并且间歇加热的温度差对C/C复合材料的石墨化度与表观微晶尺寸影响不太明显。（5）间歇加热温度差的变化对C/C复合材料的力学性能影响显着。当间歇加热的温度差为150℃时,C/C复合材料的抗弯强度为119.64 MPa,断裂模式为脆性断裂;当间歇加热温度差为0℃时,C/C复合材料的抗弯性能较差,呈现为假塑性断裂。
靳田野[5]（2021）在《纳米孪晶金刚石刀具的飞秒激光-机械化学抛光制备研究》文中研究指明虽然单晶金刚石刀具被广泛应用于有色金属及非金属材料的超精密加工并获得纳米表面粗糙度及超精密的加工表面,然而在铝基碳化硅等复合材料以及单晶硅、镁铝尖晶石等硬脆材料超精密切削加工中却存在磨损速度快、刀具寿命短、加工表面质量差等问题,这严重制约了相关材料超精密加工技术的发展。因此,研究性能更为优越的纳米孪晶金刚石（nanotwinned diamond,nt-D）等新材料超精密切削刀具具有极为重要的科学意义与应用前景。本文开展了基于飞秒激光-机械化学抛光的nt-D超精密切削刀具制造方法研究,以研发具有纳米级切削刃锋利度的nt-D超精密切削刀具制造技术,为具有更高耐磨损性能、切削表面质量更稳定的超精密切削刀具发展提供理论与技术支撑。论文主要研究内容包括nt-D材料飞秒激光加工材料去除机理及工艺研究、nt-D刀具飞秒激光高精度制备方法研究、圆弧刃nt-D刀具的机械研磨半精加工机理与工艺研究和机械化学抛光机理与工艺研究,并进行了nt-D超精密切削刀具性能测试。在nt-D材料飞秒激光加工机理及工艺研究方面,本文研究了nt-D材料的飞秒激光加工材料去除机理及激光加工表面形成机制,计算了纳米孪晶金刚石材料飞秒激光加工烧蚀阈值,揭示了激光波长、激光脉冲重复频率、激光脉冲作用频率等飞秒激光加工工艺参数对加工微槽深度、宽度及平面表面粗糙度的影响规律,分析了激光入射方向及扫描方式对飞秒激光加工nt-D材料表面形貌及表面质量的影响。最终,在nt-D材料飞秒激光加工机理及工艺研究的基础上,提出了nt-D刀具飞秒激光精密加工成形策略。针对nt-D切削刀具的飞秒激光精密成型方法,本文分析了飞秒激光加工nt-D刀具表面粗糙度、刃口锋利度及材料去除效率的主要影响因素,建立了次摆线扫描轨迹的脉冲重叠理论模型并解析了激光能量密度分布规律,提出了基于振镜的激光扫描轨迹优化及加工表面激光能量分布调控的nt-D刀具飞秒激光加工工艺控制策略,为nt-D刀具飞秒激光加工工艺参数优化提供了理论依据。基于激光加工实验研究了飞秒激光加工工艺参数对nt-D材料加工表面质量及材料去除效率的影响,优化了nt-D刀具的飞秒激光成型工艺参数,最终制备了具有微米级圆弧轮廓精度、亚微米级切削刃钝圆半径、数十纳米表面粗糙度的圆弧刃nt-D刀具。飞秒激光加工制备的nt-D刀具需要进一步半精加工以获得纳米级表面粗糙度及所需的切削刃锋利度,机械研磨是金刚石刀具的重要加工方法。本文研究了nt-D材料机械研磨后材料表层显微结构和化学成分演变及材料去除机理,分析了研磨工艺参数对研磨表面粗糙度和表面变质层厚度的影响机制,揭示了机械研磨nt-D刀具的切削刃形成机理,发现晶粒脱落是制约切削刃锋利度的主要因素。因此,nt-D刀具需要采用机械化学抛光等方法继续加工以获得适于超精密切削的切削刃锋利度,而机械研磨方法仅适于nt-D刀具半精加工。本文还设计了nt-D刀具圆弧刃后刀面机械研磨装置,并研究了研磨主轴转速和刀尖摆动频率对后刀面表面粗糙度的影响规律。在nt-D刀具表面机械抛光的基础上,本文搭建了机械化学抛光装置并优选了机械化学抛光氧化剂溶液,分析了nt-D材料机械化学抛光材料去除机理,研究了抛光工艺参数对抛光表面质量、材料去除效率、表面变质层及切削刃锋利度等的影响规律,最后基于机械化学抛光成功制备了具有亚纳米级表面粗糙度、纳米级厚度表面变质层、64 nm切削刃钝圆半径的nt-D超精密切削刀具。基于铝基碳化硅复合材料和多晶镁铝尖晶石材料切削加工,研究发现本文制备的nt-D超精密切削刀具耐磨损性能、抗冲击性能及切削加工表面质量均优于单晶金刚石刀具。
张步豪[6]（2020）在《Ta1-xHfxC基超高温陶瓷的固溶反应烧结、微观结构及性能调控研究》文中研究表明立方相碳化钽和碳化铪拥有缺碳特性,即Ta Cm和Hf Cn,m、n≤1,可在全化学计量比范围内固溶得到碳化钽铪(Ta1-xHfxC),其固溶体系中Ta0.8Hf0.2C熔点约4027°C,是目前高温热稳定性最佳的超高温陶瓷材料,有望被用作制备高超声速飞行器耐热烧蚀结构件。作为耐热烧蚀结构材料,碳化钽铪超高温陶瓷应具有高致密度、均匀的显微结构和良好的力学性能。但是,Ta C、Hf C及其固溶相均具有极强的共价键特性和较低的自扩散系数,碳化钽铪陶瓷的烧结致密化完全依赖于高温多场辅助烧结手段,难以通过常压烧结实现致密化,这已成为制约碳化钽铪超高温陶瓷发展的瓶颈问题之一。此外,碳化钽铪超高温陶瓷的热学、室温/高温力学性能和耐烧蚀性能,以及固溶度等本征缺陷对其性能的影响也亟待探索。本文围绕着Ta1-xHfxC基超高温陶瓷的固溶行为、烧结致密化、显微结构调控、性能评价及提升和本征缺陷设计的思路,系统地研究了该体系“组成-结构-性能”之间的关系。在常压烧结获得高度致密的Ta0.8Hf0.2C陶瓷基础上,分别通过原位生成和直接外加的方式引入Si C,实现了Ta0.8Hf0.2C基复相陶瓷的微观结构裁剪和性能优化;从过渡族金属碳化物的固溶机理研究出发,筛选出Cr3C2液相烧结助剂,在较低温度实现了Ta1-xHfxC系列固溶相陶瓷的烧结致密化;借助第一性原理（DFT）理论计算预测了本征缺碳Ta1-xHfxCy的脆延转变点,并成功制备出该系列三元碳化物,通过纳米压痕等实验验证了理论计算的可靠性。主要研究内容如下:（1）从具有超高熔点的Ta0.8Hf0.2C相陶瓷的常压烧结致密化出发,深入研究了烧结过程中的固溶行为和烧结致密化机理。研究发现,由酚醛树脂得到的裂解碳提供富碳的烧结环境,还原Ta C和Hf C商用粉体表面杂质氧化物,并有利于1600oC-2200oC温度区间的完成固溶行为。Ta C与Hf C晶界处的固溶行为降低了自身的扩散激活能,促进了以晶界扩散主导的致密化进程。2200oC保温阶段的晶界扩散有助于闭气孔的排出,陶瓷的相对密度由97.3%提高到98.8%。（2）分别以原位引入和直接外加的方式制备出高度致密的Ta0.8Hf0.2C-Si C复相陶瓷:系统地研究了原位引入Si C在Ta0.8Hf0.2C基陶瓷致密化进程中,发生β→α相变;在Ta0.8Hf0.2C基体相中原位生长出长径比高达15.2的晶须状Si C,该“自锁”显微结构具备自增韧的特性,使得复相陶瓷的断裂韧性和三点弯曲强度分别达到5.4±1.2 MPa?m1/2和443±22 MPa,较之Ta0.8Hf0.2C纯相陶瓷分别提升了15%和24%;直接外加的亚微米级Si C颗粒钉扎晶界,阻碍烧结过程中的晶界迁移,抑制了Ta0.8Hf0.2C晶粒的生长。随着Si C的增加,Ta0.8Hf0.2C基复相陶瓷的韧性得到了提高,从4.7 MPa?m1/2比提高到5.7MPa?m1/2,优化幅度21.3%。直接外加10vol%Si C的复相陶瓷在等离子体火焰烧蚀考核中线性烧蚀率仅为Ta0.8Hf0.2C纯相陶瓷的五分之一,且烧蚀后得到双层氧化保护层。（3）使用Cr3C2助剂在1800oC制备出相对密度>97%的Ta1-xHfxC三元固溶相陶瓷。系统地研究了Cr3C2助剂对不同Ta/Hf固溶比的Ta1-xHfxC样品烧结致密化的贡献,深入分析了Cr3C2作为液相烧结后与主相晶粒的固溶行为和机理。Ta C与Cr3C2存在明显低温共熔现象（～1462oC）,因而固溶相中Ta C所占比重决定了实际线收缩最大速率发生温度。Cr3C2作为液相烧结助剂,随着烧结温度变化从面心正交晶型（Cr3C2、Cr7C3）脱碳相变成面心立方相(Cr23C6),并与Ta1-xHfxC主相晶粒发生有限固溶。烧成的Ta0.5Hf0.5C综合力学性能较好,弯曲强度达到492±19 MPa,弹性模量为374±9 GPa,维氏硬度（HV3）为19.9±0.6 GPa,断裂韧性为5.8±0.3 MPa?m1/2,CTE（室温至1000oC）约7.51×10-6/K。（4）基于密度泛函理论（DFT）的无序结构计算方法（SQS）,预测了Ta1-xHfxCy（0<x<1,0.8≤y≤1）材料的硬度、模量和脆延性转变点。根据Pugh比值和泊松比的“脆延”判据,预判Ta0.8Hf0.2C0.8是Ta1-xHfxCy材料中脆性-延性转变点,其k值为0.58,v值为0.26,介于离子键和金属键属性之间。实验上,Ta0.8Hf0.2C1.0的硬度由34.4±1.9 GPa增加到Ta0.8Hf0.2C0.8的41.3±1.3 GPa:晶胞中碳原子的缺失在短程范围内引起了不均匀原子排布,有效地抑制位错运动,阻碍滑移发生,达到硬化的效果。相应的压痕模量从641.7±14.8GPa降至555.8±9.9 GPa。XPS图谱对制备的Ta1-xHfxCy材料C 1s区域分析,晶格中碳空位浓度增加,C-Me（Hf/Ta）特征峰会发生偏移。C-Me特征峰则随缺碳程度增加而变小,Ta0.2Hf0.8C1.0相缺碳后向更低能量方向偏移;而Ta0.8Hf0.2Cy样品,C-Me特征峰在缺碳后峰值升高,Ta0.8Hf0.2C0.8化合物位于282.9 e V附近。原本被C原子束缚的Hf/Ta核外价电子能够自由的活跃在费米能级附近,材料因而获得金属性,Ta0.8Hf0.2C0.8化合物的金属性最强。
刘和兴[7]（2020）在《原位制备多孔生物质碳化硅/碳复合材料的研究》文中指出碳化硅多孔陶瓷因其具备高硬度、高强度和热稳定性好等优点,被广泛应用于航空航天、生物医疗和环境等领域。利用碳化硅的优异性能附加生物质碳的独特结构,以期制备出新的结构功能一体化材料。本文采用生物质碳为模板,即以松木为碳模板,过渡金属化合物（Fe（NO3）3·9H2O、Co（NO3）2·6H2O、Ni（NO3）2·6H2O）为催化剂前驱体,通过低温催化反应制备生物质多孔材料。研究了反应温度、保温时间、硅粉粒度、催化剂种类及含量对产物的物相组成和显微结构的影响,揭示了产物孔结构、抗氧化性能与多因数制备的耦合关系,并探明了原位生成碳化硅的可控生长机理。得出以下结论:（1）以松木和不同粒度的硅粉为原料,1250℃反应温度下在碳模板表面原位生成了SiC晶须,并且所制备的晶须长度约为12μm。减小硅粉粒度和提高反应温度有利于SiC的生长。（2）对比不添加催化剂试样,少量的催化剂可促进硅粉在较低温度下反应。当加入4 wt%Fe（NO3）3·9H2O时,相同条件下,制备SiC晶须的生成温度可降低至1150℃,并且产物表现出优异的抗氧化性;当加入Co（NO3）2·6H2O作为催化剂时,1150℃开始生成SiC晶须。同时,在生成的SiC晶须中发现堆垛层错缺陷。而加入5 wt%Ni（NO3）2·6H2O作为催化剂时,SiC晶须生成温度可降低至1100℃。（3）低温催化制备SiC晶须由多种生长机制控制。以Fe（NO3）3·9H2O为催化剂,晶须形核阶段由S-L-S机制控制,生长阶段变为V-L-S机制控制;以Co（NO3）2·6H2O为催化剂,晶须形核阶段先由V-S机制控制然后受S-L-S机制控制,生长阶段则受V-S机制和V-L-S机制先后主导;而以Ni（NO3）2·6H2O为催化剂,晶须形核阶段由S-L-S机制控制,生长阶段则主要以气-气控制为主。
安建成[8]（2020）在《矾土基均质莫来石-SiC-O’-SiAlON复相材料的组成、结构及其性能研究》文中认为铝矾土是我国的战略资源,合成矾土基莫来石为我国丰富的铝矾土资源提供了综合利用的有效途径,但目前合成的矾土基均质莫来石应用过程中存在热态结合强度低、抗热震性较差以及不耐侵蚀等弱点。在莫来石材料中引入SiC,可弥补其不足,但目前采用外加SiC或碳热还原原位生成SiC的方法,存在机械混合不均匀、烧结难度大或工艺复杂、成本高、不易产业化的缺点。为此,本工作以合成矾土基均质莫来石骨料和细粉为主要原料,以酚醛树脂为结合剂,引入Si粉,利用Si高温还原气氛下原位生成非氧化物晶须的新方法来制备莫来石-SiC-O’-SiAlON复相材料,工艺简单、成本低、可实现工业化大规模生产。研究了Si粉加入量、温度以及添加物（Al、Zn和SiC粉）对复相材料组成、结构和性能的影响规律,并探讨了莫来石中杂质对Si反应和SiC晶须生长的催化机理,SiC和O’-Si Al ON在复杂体系中的生长机理,以及晶须状SiC和O’-Si Al ON对复相材料增强增韧机理等,研究结果如下:在矾土基莫来石体系中引入Si粉,在高温埋炭条件下,Si可与C、CO、N2等反应,生成非氧化物SiC和O’-Si Al ON晶须,从而制备莫来石-SiC-O’-SiAlON复相材料。SiC和O’-Si Al ON晶须填充气孔,并与莫来石直接结合,使复相材料结构致密、强度高,材料具有较好烧结性能。莫来石中的Fe2O3、Ti O2杂质可促进Si反应及催化晶须状SiC和O’-Si Al ON生长,不需外加催化剂,可形成材料内的自催化。SiC和O’-Si Al ON晶须的生长机制为VS和VLS。在引入Si粉的基础上,添加适量（1-2%）的Al、Zn和SiC粉,有助于Si反应生成晶须状SiC和O’-Si Al ON,并提高复相材料的致密度和强度。其原因在于添加物在高温下可增加试样中气相压力,促进气相传输、反应。而过量添加物使试样中气相压力过大而逸出,致使复相材料结构疏松,降低其烧结性能。矾土基莫来石-SiC-O’-SiAlON复相材料具有较高的高温力学性能和优良的抗热震性,其高温强度和抗热震性分别比莫来石砖提高10倍和2倍以上,Si粉的较佳加入量为10%。高温强度和抗热震性提高的原因在于SiC和O’-Si Al ON与莫来石基体形成直接结合,起钉扎、锚固作用,增强效果显着;SiC和O’-Si Al ON晶须形成交叉连锁的网络结构,断裂时SiC和O’-Si Al ON晶须桥连、拔出以及裂纹偏转等,消耗大量断裂功,增韧效果显着。在引入Si粉的基础上,引入适量Al粉,材料中除形成晶须状SiC和O’-Si Al ON外,还生成针状Al N,且引入Al有助于非氧化物晶体发育长大,增强作用显着,高温强度提高80%。引入少量Zn（<1%）对复相材料高温机械性能影响不大,过量Zn粉会劣化材料高温性能,原由是Zn在高温下以气态逸出,破坏材料结构。引入1-5%的SiC粉,材料高温力学性能变化不大,抗热震性明显提高,主要由于SiC总量增加。矾土基莫来石砖抗碱侵蚀性较差,引入Si粉制备的复相材料具有良好的抗碱侵蚀性能。与莫来石材料相比,复相材料1100℃、1300℃碱侵蚀质量增重逐渐减小,强度增加。侵蚀层结构致密,试样内部SiC和O’-Si Al ON仍然存在,且其形貌与碱侵蚀实验前相同。再引入Al、Zn、SiC粉体后,复相材料均表现出良好的耐碱性,引入适量Al、Zn粉有助于进一步提高复相材料的抗碱侵蚀性能,而引入SiC后复相材料的抗碱侵蚀性能略有降低。碱侵蚀的过程为:在活性较高的碱介质中,莫来石、Si Al ON和SiC首先与CO反应生成刚玉和石英相,然后K或K2O再与刚玉、石英或者直接与莫来石反应生成钾霞石、白榴石和高钾玻璃相,进而使复相材料遭到侵蚀。复相材料耐碱性改善的机理是试样中的SiC和O’-Si Al ON对结构的增强作用及其体系碱侵蚀后形成的钾玻璃相使材料结构致密化,阻碍了碱进一步进入试样内部。矾土基莫来石-SiC-O’-SiAlON复相材料具有优良的抗氧化性,其氧化特性为保护性氧化,即氧化时复相材料表面的O’-Si Al ON和SiC先氧化,氧化产物Si O2与莫来石中杂质形成玻璃膜,封闭气孔,阻碍氧气进入试样内部;氧化产物Si O2和Al2O3反应可形成含莫来石的致密保护层,可减少氧气进入试样。引入适量的Al、Zn和SiC粉,可提高复相材料的抗氧化性。
胡姣,李国栋,张洋,韩前武,姜毅[9]（2020）在《新型浆料注射法制备C/C复合材料的显微组织及力学性能》文中指出采用浆料注射法将天然鳞片石墨粉添加到纤维预制体中,并结合化学气相渗透工艺（CVI）制备C/C复合材料。通过X射线无损检测、扫描电镜、偏光显微镜和材料力学性能测试,研究石墨浆料注射对C/C复合材料显微组织与力学性能的影响。结果表明:石墨浆料注射可将石墨引入到纤维预制体中,替代部分热解炭,并为热解炭提供新的形核位点和沉积表面,加速CVI致密化进程;且石墨的加入有利于粗糙层热解炭的形成,提高材料的可石墨化度。经80 h等温CVI制得密度为1.68 g/cm3的C/C复合材料,抗弯强度为69.07 MPa,与传统等温CVI工艺相比,抗弯强度相近,平均增密速率提高近3倍;热解炭将纤维和石墨连成一个整体,材料表现出一定的假塑性断裂。
张文正[10]（2020）在《C/C-SiC复合材料的制备与力学、抗氧化性能研究》文中研究指明作为热结构材料,C/C复合材料一般处于有氧服役环境,未进行抗氧化改性的C/C复合材料会在400℃左右开始逐渐氧化失效。在C/C复合材料中引入SiC,制备碳纤维增强碳-碳化硅（C/C-SiC）双基体复合材料,不仅能够改善C/C复合材料的高温抗氧化性能,还可拓展C/C复合材料的应用领域,满足工业化使用需求。本文通过聚合物浸渍裂解法（PIP）和反应熔渗法（RMI）在具有BN-SiC双界面层的低密度C/C复合材料中引入SiC陶瓷基体,制备了C/C-SiC复合材料。研究了两种方法引入SiC基体所制备C/C-SiC复合材料的致密化程度、断裂模式及显微结构,综合对比了两种方法制备的复合材料性能特点;针对PIP法制备的C/C-SiC复合材料,采用高温静态氧化方法研究了其抗氧化性能,分析不同基体组分对C/C-SiC复合材料的抗氧化性能的影响规律。实验结果表明,RMI法制备的C/C-SiC复合材料表面致密,复合材料呈脆性断裂,但SiC基体的晶粒较细。利用PIP法可制备出理论致密化程度接近于70%的C/C-SiC复合材料,复合材料呈非脆性断裂,有纤维拔出及纤维脱粘等现象。不同基体组分的C/C-SiC复合材料的致密化程度以及基体中SiC陶瓷基体的含量均会影响复合材料的力学性能。当材料致密化程度相近时,随着基体中SiC陶瓷含量的增加,复合材料力学性能增大;致密化程度对复合材料的力学性能影响程度较大。当致密化程度以及基体中SiC含量较高时,复合材料的弯曲强度可达227.9MPa。利用△T=1200℃的温度差进行热淬处理,发现材料经热冲击后弯曲强度无较大变化,材料基体中SiC含量较高的组分在经过热淬后,表现出力学性能提升的现象。在1200℃静态氧化过程中,复合材料基体中SiC含量最少的组分出现氧化现象。但在1500℃的条件下,基体中SiC含量为30wt.%和16 wt.%的复合材料内部形成了氧化物保护层,表现出较好的抗氧化性能。
二、C/C复合材料的显微结构及其与工艺、性能的关系（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、C/C复合材料的显微结构及其与工艺、性能的关系（论文提纲范文）
（1）陶瓷材料脆性断裂的显微结构效应（论文提纲范文）
| 1断裂的能量平衡理论 |
| 2显微结构缺陷及其对强度的影响 |
| 2.1 Griffith微裂纹理论 |
| 2.2陶瓷材料中常见的本征裂纹 |
| 2.2.1气孔导致的本征裂纹 |
| 2.2.2夹杂导致的本征裂纹 |
| 2.2.3内应力导致的本征裂纹 |
| 2.3本征裂纹尺寸与显微结构的关系 |
| 2.4表面接触损伤 |
| 2.4.1表面接触损伤的一般性描述 |
| 2.4.2机加工导致的表面接触损伤 |
| 2.5断裂强度的统计性质：Weibull分布 |
| 2.5.1 Weibull分布函数 |
| 2.5.2断裂强度的统计性质 |
| 3断裂力学基础 |
| 3.1机械能释放率与应力场强度 |
| 3.1.1机械能释放率 |
| 3.1.2应力场强度 |
| 3.2断裂力学测试技术：切口试样 |
| 3.2.1单边切口梁技术及切口钝化效应 |
| 3.2.2 V形切口试样 |
| 3.2.3其他形状切口试样 |
| 3.3压痕裂纹及其断裂力学分析 |
| 3.3.1压痕裂纹的几何形貌 |
| 3.3.2压痕裂纹尖端的残余应力场 |
| 3.3.3压痕裂纹在外力作用下的扩展 |
| 3.4裂纹的稳态扩展与断裂判据 |
| 4裂纹前缘的几何扰动 |
| 4.1均匀连续介质中的裂纹偏转 |
| 4.2穿晶裂纹扩展与沿晶裂纹扩展 |
| 4.3两相材料中的裂纹扩展 |
| 4.4层状陶瓷中的裂纹扩展 |
| 5当断裂力学遇到显微结构 |
| 5.1两个典型的强度实验 |
| 5.1.1 Hoshide实验：本征缺陷 |
| 5.1.2 Lawn实验：压痕裂纹 |
| 5.1.3显微结构驱动力 |
| 5.2断裂韧性是一个材料常数吗？ |
| 5.3裂纹尖端的屏蔽效应 |
| 5.3.1 Knehans-Steinbrech实验 |
| 5.3.2 Al2O3陶瓷中的晶粒桥接 |
| 5.3.3 Mai-Lawn晶粒桥接模型 |
| 5.3.4裂纹尖端屏蔽效应及其实验测定 |
| 6陶瓷的增韧 |
| 6.1桥接区增韧 |
| 6.1.1纤维/晶须增韧陶瓷基复合材料 |
| 6.1.2颗粒增强陶瓷材料 |
| 6.2过程区增韧 |
| 6.2.1过程区增韧的一般性描述 |
| 6.2.2相变增韧 |
| 7裂纹扩展阻力曲线 |
| 7.1裂纹扩展阻力曲线的测定 |
| 7.1.1切口技术 |
| 7.1.2压痕裂纹技术 |
| 7.2裂纹扩展阻力曲线的数学描述 |
| 7.3裂纹扩展阻力的离散性 |
| 8结束语 |
（2）C/C-ZrC复合材料的制备及性能研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 课题背景 |
| 1.2 C/C复合材料 |
| 1.2.1 C/C复合材料的构成与特性 |
| 1.2.2 C/C复合材料的氧化烧蚀失效行为 |
| 1.3 提高C/C复合材料抗烧蚀性能的途径 |
| 1.3.1 表面涂层技术 |
| 1.3.2 基体改性技术 |
| 1.4 C/C复合材料的基体改性工艺 |
| 1.4.1 化学气相渗透法(CVI) |
| 1.4.2 先驱体浸渍裂解法(PIP) |
| 1.4.3 反应熔渗法(RMI) |
| 1.5 C/C-ZrC复合材料的研究现状 |
| 1.6 选题背景和研究内容 |
| 2 实验和表征方法 |
| 2.1 实验原材料 |
| 2.1.1 碳纤维预制体 |
| 2.1.2 反应碳源 |
| 2.1.3 RMI用原材料 |
| 2.2 实验设备 |
| 2.3 物相组成与组织结构表征 |
| 2.3.1 X射线衍射(XRD)分析 |
| 2.3.2 显微CT(μCT)分析 |
| 2.3.3 孔隙孔径及分布分析 |
| 2.3.4 扫描电镜(SEM)及能谱(EDS)分析 |
| 2.3.5 金相显微镜(OM)分析 |
| 2.3.6 ZrC质量分数测算 |
| 2.4 性能测试 |
| 2.4.1 密度、孔隙率测试 |
| 2.4.2 力学性能测试 |
| 2.4.3 热物理性能测试 |
| 2.4.4 烧蚀性能测试 |
| 3 C/C-ZrC复合材料的制备与结构分析 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 C/C复合材料坯体的制备 |
| 3.3 RMI法制备C/C-ZrC复合材料 |
| 3.4 C/C-ZrC复合材料中陶瓷相分析 |
| 3.4.1 陶瓷相物相分析 |
| 3.4.2 陶瓷相的分布 |
| 3.5 熔渗温度对C/C-ZrC复合材料的影响 |
| 3.6 小结 |
| 4 C/C-ZrC复合材料的物理性能 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 复合材料的弯曲性能 |
| 4.3 C/C-ZrC复合材料的断口形貌分析 |
| 4.4 复合材料的压缩性能 |
| 4.5 C/C-ZrC复合材料的热物理性能 |
| 4.5.1 热膨胀系数 |
| 4.5.2 热扩散系数 |
| 4.5.3 比热容 |
| 4.5.4 热导率 |
| 4.6 小结 |
| 5 C/C-ZrC复合材料的烧蚀性能及影响因素分析 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 C/C-ZrC复合材料的烧蚀特性 |
| 5.3 C/C-ZrC复合材料烧蚀性能的影响因素研究 |
| 5.3.1 C/C坯体种类对C/C-ZrC复合材料烧蚀性能的影响 |
| 5.3.2 ZrC质量分数对C/C-ZrC复合材料烧蚀性能影响 |
| 5.3.3 气体流量对C/C-ZrC复合材料烧蚀性能的影响 |
| 5.4 小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表学术论文情况 |
| 致谢 |
（3）铁水脱硫搅拌器用碳纤维增强莫来石浇注料结构与性能研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 文献综述 |
| 1.1 前言 |
| 1.2 铁水脱硫预处理系统研究进展 |
| 1.2.1 铁水脱硫预处理工艺概述 |
| 1.2.2 铁水预处理用脱硫器 |
| 1.2.3 脱硫器用外衬耐火材料的发展 |
| 1.3 碳纤维在耐火材料中的应用及问题 |
| 1.3.1 碳纤维的分类与特性 |
| 1.3.2 碳纤维在耐火材料中的应用 |
| 1.3.3 碳纤维在混凝土中的应用 |
| 1.3.4 碳纤维在耐火材料中的应用问题 |
| 1.4 碳纤维表面处理与分散研究进展 |
| 1.4.1 碳纤维表面处理研究进展 |
| 1.4.2 碳纤维分散研究进展 |
| 1.5 有限元分析在耐火材料中的应用 |
| 1.6 本课题的提出及研究内容 |
| 第二章 材料制备和研究方法 |
| 2.1 实验试剂与仪器 |
| 2.2 碳纤维和浇注料结构与性能测试表征 |
| 2.2.1 碳纤维/浇注料显微结构及元素分析 |
| 2.2.2 碳纤维分散稳定性测试与表征 |
| 2.2.3 碳纤维抗氧化性测试 |
| 2.2.4 碳纤维表面XPS测试 |
| 2.2.5 碳纤维物相分析 |
| 2.2.6 浇注料物理性能测试 |
| 2.2.7 浇注料热震稳定性测试 |
| 2.2.8 浇注料抗渣侵蚀性测试 |
| 第三章 碳纤维表面改性处理 |
| 3.1 实验设计与方案 |
| 3.2 碳纤维表面除胶与氧化 |
| 3.2.1 气相氧化法表面处理碳纤维 |
| 3.2.2 液相氧化法表面处理碳纤维 |
| 3.3 碳纤维表面涂层处理 |
| 3.3.1 溶胶包覆法 |
| 3.3.2 原位气固反应法 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 碳纤维在浆体中的分散行为 |
| 4.1 实验设计与方案 |
| 4.2 实验结果与讨论 |
| 4.2.1 碳纤维在水溶液中的分散性 |
| 4.2.2 碳纤维在泥浆中的分散性 |
| 4.2.3 碳纤维在浇注料中的分散性 |
| 4.3 本章小结 |
| 第五章 碳纤维增强莫来石浇注料的结构与性能 |
| 5.1 实验设计与方案 |
| 5.2 碳纤维添加量对莫来石浇注料性能的影响 |
| 5.2.1 浇注料物理性能 |
| 5.2.2 浇注料显微结构 |
| 5.2.3 浇注料热震稳定性 |
| 5.3 碳纤维长度对莫来石浇注料性能影响 |
| 5.3.1 浇注料物理性能 |
| 5.3.2 浇注料显微结构 |
| 5.4 碳纤维表面修饰对莫来石浇注料性能的影响 |
| 5.4.1 浇注料物理性能 |
| 5.4.2 浇注料显微结构 |
| 5.4.3 浇注料热震稳定性 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 碳纤维增强莫来石浇注料机理研究 |
| 6.1 实验设计与方案 |
| 6.2 碳纤维高温结构演变 |
| 6.2.1 碳纤维表面形貌 |
| 6.2.2 SiO_X微球生长机理 |
| 6.3 SiC/SiO_X晶须生长及机理 |
| 6.3.1 SiC/SiO_X晶须生长规律 |
| 6.3.2 SiC/SiO_X晶须生长机理 |
| 6.4 气氛对碳纤维增强莫来石浇注料结构与性能的影响 |
| 6.4.1 浇注料物理性能 |
| 6.4.2 浇注料显微结构 |
| 6.4.3 浇注料热震稳定性 |
| 6.5 本章小结 |
| 第七章 碳纤维增强莫来石浇注料微观结构及性能调控 |
| 7.1 实验设计与方案 |
| 7.2 硅粉添加量对莫来石浇注料抗氧化性的影响 |
| 7.2.1 浇注料物理性能 |
| 7.2.2 浇注料宏观与显微结构 |
| 7.2.3 浇注料热震稳定性 |
| 7.3 二氧化硅微粉含量对莫来石浇注料流动性及结构的影响 |
| 7.3.1 浇注料物理性能 |
| 7.3.2 浇注料显微结构 |
| 7.3.3 浇注料热震稳定性 |
| 7.4 碳化硅含量对莫来石浇注料抗热震性和抗渣性的影响 |
| 7.4.1 浇注料物理性能 |
| 7.4.2 浇注料显微结构 |
| 7.4.3 浇注料热震稳定性 |
| 7.4.4 浇注料抗渣侵蚀性 |
| 7.5 本章小结 |
| 第八章 碳纤维增强莫来石浇注料服役行为 |
| 8.1 莫来石浇注料搅拌器服役行为模拟 |
| 8.1.1 等效模型建立 |
| 8.1.2 服役过程温度与应力分析 |
| 8.2 搅拌器实际服役行为 |
| 8.2.1 搅拌器制备工艺 |
| 8.2.2 服役行为研究方案 |
| 8.2.3 搅拌器服役情况 |
| 8.3 本章小结 |
| 第九章 总结论与展望 |
| 9.1 结论 |
| 9.2 展望 |
| 本论文的创新点 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录1 攻读博士学位期间取得的研究成果 |
| 附录2 攻读博士学位期间参加的科研项目 |
（4）间歇加热定向脉冲气流TG-CVI法制备C/C复合材料工艺与性能研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 前言 |
| 1.2 C/C复合材料的主要结构 |
| 1.2.1 碳纤维预制体 |
| 1.2.2 热解碳 |
| 1.3 C/C复合材料的制备方法 |
| 1.3.1 液相浸渍法 |
| 1.3.2 化学气相渗透法(CVI) |
| 1.4 C/C复合材料研究现状 |
| 1.5 C/C复合材料存在的问题 |
| 1.6 研究意义及内容 |
| 1.6.1 研究意义 |
| 1.6.2 研究内容 |
| 1.7 试验方案及技术路线 |
| 1.7.1 试验方案 |
| 1.7.2 技术路线 |
| 第2章 C/C复合材料的制备及其结构表征 |
| 2.1 沉积装置的设计与验证 |
| 2.1.1 沉积装置设计思路 |
| 2.1.2 沉积装置的验证 |
| 2.2 C/C复合材料的制备 |
| 2.2.1 试验原料 |
| 2.2.2 试样制备 |
| 2.2.3 试样石墨化 |
| 2.3 C/C复合材料的表征 |
| 2.3.1 密度 |
| 2.3.2 致密化速率 |
| 2.3.3 密度均匀性 |
| 2.3.4 孔隙率 |
| 2.3.5 石墨化度及表观微晶尺寸 |
| 2.3.6 偏光显微结构 |
| 2.3.7 断口形貌 |
| 2.3.8 抗弯强度 |
| 第3章 结果与讨论 |
| 3.1 C/C复合材料致密化过程分析 |
| 3.2 间歇加热对C/C复合材料致密化行为的影响 |
| 3.2.1 间歇加热对密度的影响 |
| 3.2.2 间歇加热对致密化速率的影响 |
| 3.2.3 间歇加热对密度均匀性的影响 |
| 3.2.4 间歇加热对孔隙率的影响 |
| 3.3 间歇加热对偏光结构的影响 |
| 3.4 间歇加热对石墨化度及表观微晶尺寸的影响 |
| 3.5 间歇加热对抗弯强度的影响 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
（5）纳米孪晶金刚石刀具的飞秒激光-机械化学抛光制备研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题背景及研究目的和意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 新型超硬材料超精密切削刀具发展现状 |
| 1.2.2 金刚石等超硬材料加工方法研究现状 |
| 1.2.3 多晶金刚石抛光材料去除机理与工艺研究现状 |
| 1.2.4 飞秒激光加工金刚石材料研究现状 |
| 1.3 国内外研究现状分析 |
| 1.4 本文的主要研究内容 |
| 第2章 纳米孪晶金刚石的飞秒激光加工材料去除机理及工艺研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 纳米孪晶金刚石材料的飞秒激光加工机理研究 |
| 2.2.1 nt-D材料的显微结构分析 |
| 2.2.2 飞秒激光加工实验装置 |
| 2.2.3 nt-D材料的飞秒激光加工烧蚀阈值 |
| 2.2.4 飞秒激光加工nt-D材料去除机理 |
| 2.3 飞秒激光工艺参数对材料去除的影响 |
| 2.3.1 飞秒激光波长对材料去除的影响 |
| 2.3.2 脉冲重复频率对材料去除的影响 |
| 2.3.3 脉冲序列时域调控对材料去除的影响 |
| 2.4 飞秒激光的平面加工策略研究 |
| 2.4.1 垂直入射加工法 |
| 2.4.2 平行入射加工法 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 基于扫描振镜的纳米孪晶金刚石刀具飞秒激光精密成形原理与技术研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 飞秒激光平行加工nt-D刀具的加工原理分析 |
| 3.2.1 飞秒激光平行加工表面理论残留高度 |
| 3.2.2 飞秒激光平行加工刀具刃口锋利度分析 |
| 3.2.3 飞秒激光加工材料去除效率分析 |
| 3.3 扫描振镜辅助飞秒激光加工工件表面能量密度分布建模 |
| 3.3.1 nt-D刀具的飞秒激光加工策略分析 |
| 3.3.2 次摆线轨迹脉冲重叠率的解析模型 |
| 3.3.3 次摆线轨迹脉冲重叠解析模型的校准 |
| 3.3.4 次摆线轨迹飞秒激光加工表面的能量密度分布 |
| 3.4 扫描振镜辅助飞秒激光平行加工的实验研究 |
| 3.4.1 直线扫描 |
| 3.4.2 平面加工 |
| 3.5 高精度圆弧刃nt-D刀具的制备 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 圆弧刃纳米孪晶金刚石刀具的机械研磨半精加工机理与工艺研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 nt-D材料机械研磨可行性分析及机理研究 |
| 4.2.1 单晶金刚石磨粒去除nt-D材料的可行性分析 |
| 4.2.2 nt-D材料研磨后的表层显微结构分析 |
| 4.2.3 nt-D材料机械研磨过程中的化学作用分析 |
| 4.2.4 多因素耦合下的nt-D材料去除机理探讨 |
| 4.3 nt-D表面的机械研磨工艺研究 |
| 4.3.1 nt-D材料研磨表面质量分析 |
| 4.3.2 nt-D材料研磨表面变质层分析 |
| 4.3.3 nt-D刀具研磨加工切削刃锋利度分析 |
| 4.3.4 nt-D材料刀具制备可靠性综合分析 |
| 4.4 圆弧刃nt-D刀具后刀面的机械研磨工艺研究 |
| 4.4.1 圆弧刃刀具后刀面的研磨装置 |
| 4.4.2 圆弧刃后刀面的研磨工艺研究 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 纳米孪晶金刚石刀具的机械化学精抛光及其切削性能研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 机械化学抛光实验装置及氧化剂选择 |
| 5.2.1 机械化学抛光装置 |
| 5.2.2 氧化剂的选择 |
| 5.3 机械化学抛光中的化学材料去除机理 |
| 5.4 基于机械化学抛光法的nt-D刀具精加工工艺研究 |
| 5.4.1 工艺参数对表面质量的影响 |
| 5.4.2 工艺参数对材料去除率的影响 |
| 5.4.3 nt-D表面变质层去除效果分析 |
| 5.4.4 nt-D刀具切削刃的锋利度分析 |
| 5.5 nt-D刀具的切削性能研究 |
| 5.5.1 实验装置及实验设计 |
| 5.5.2 针对铝基碳化硅材料切削的刀具切削性能研究 |
| 5.5.3 针对镁铝尖晶石材料切削的刀具耐磨性研究 |
| 5.6 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间发表的学术论文及其它成果 |
| 致谢 |
| 个人简历 |
（6）Ta1-xHfxC基超高温陶瓷的固溶反应烧结、微观结构及性能调控研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 引言 |
| 第2章 文献综述 |
| 2.1 课题背景 |
| 2.2 热防护系统与热防护材料 |
| 2.3 超高温陶瓷的研究现状 |
| 2.3.1 硼化物超高温陶瓷 |
| 2.3.2 氮化物超高温陶瓷 |
| 2.3.3 碳化物超高温陶瓷 |
| 2.4 钽/铪系碳化物及其复合陶瓷材料的研究现状 |
| 2.4.1 二元钽/铪系碳化物的相关相关系和晶体结构 |
| 2.4.2 立方相二元钽/铪系碳化物的化学键和滑移系 |
| 2.4.3 立方相三元钽/铪系碳化物的化学键和滑移系 |
| 2.5 立方相钽/铪系碳化物的制备、烧结致密化及其烧结助剂 |
| 2.5.1 立方相过渡金属单元碳化物陶瓷粉体的制备 |
| 2.5.2 立方相二元及三元钽/铪系碳化物陶瓷的烧结致密化 |
| 2.5.3 立方相二元及三元钽/铪系碳化物陶瓷的烧结助剂 |
| 2.6 立方相钽/铪系碳化物基超高温陶瓷材料的性能 |
| 2.6.1 立方相钽/铪系碳化物的力学性能及失效行为 |
| 2.6.2 立方相钽/铪系碳化物陶瓷的热膨胀系数及导热性能 |
| 2.6.3 立方相钽/铪系碳化物基材料的抗烧蚀氧化性能 |
| 2.7 课题意义和研究内容 |
| 第3章 测试与表征 |
| 3.1 实验原料和设备 |
| 3.2 样品的测试与表征 |
| 3.2.1 相组成分析 |
| 3.2.2 化学成分分析 |
| 3.2.3 体积密度及气孔率 |
| 3.2.4 微观结构形貌分析 |
| 3.2.5 界面超微观结构 |
| 3.2.6 热导率 |
| 3.2.7 热膨胀系数 |
| 3.2.8 弯曲强度 |
| 3.2.9 弹性模量 |
| 3.2.10 高温三点弯曲强度及其模量 |
| 3.2.11 维氏硬度 |
| 3.2.12 断裂韧性 |
| 3.2.13 烧蚀表征方法 |
| 3.2.14 纳米压痕硬度及其模量 |
| 3.2.15 陶瓷表面XPS谱峰与化学态分析 |
| 3.2.16 陶瓷的拉曼光谱分析 |
| 3.2.17 理论计算 |
| 第4章 常压固相烧结Ta_(0.8)Hf_(0.2)C陶瓷固溶行为、致密化和性能研究 |
| 4.1 实验过程 |
| 4.2 实验结果与讨论 |
| 4.2.1 裂解碳含量对Ta_(0.8)Hf_(0.2)C的常压固相烧结致密化和微观结构的影响 |
| 4.2.2 Ta_(0.8)Hf_(0.2)C的原位固溶行为及固相烧结致密化机理分析 |
| 4.2.3 裂解碳含量对Ta_(0.8)Hf_(0.2)C的室温机械性能的影响 |
| 4.3 本章小结 |
| 第5章 Ta_(0.8)Hf_(0.2)C-SiC复相陶瓷的微观结构裁剪和性能研究 |
| 5.1 实验过程 |
| 5.2 原位生成SiC对 Ta_(0.8)Hf_(0.2)C基陶瓷的微观结构演变的影响和性能研究 |
| 5.2.1 原位反应烧结Ta_(0.8)Hf_(0.2)C-SiC复相陶瓷的相鉴定和固溶行为分析 |
| 5.2.2 原位反应烧结Ta_(0.8)Hf_(0.2)C-SiC的微观结构演变和残余应力分析 |
| 5.3 直接外加SiC对 Ta_(0.8)Hf_(0.2)C基陶瓷的微观结构演变的影响及性能研究 |
| 5.3.1 SiC含量对Ta_(0.8)Hf_(0.2)C基陶瓷的相组成、相对密度和显微结构的影响 |
| 5.3.2 SiC颗粒钉扎下Ta_(0.8)Hf_(0.2)C的固溶行为及致密化机理分析 |
| 5.3.3 SiC对 Ta_(0.8)Hf_(0.2)C陶瓷的室温热/机械性能的影响 |
| 5.3.4 SiC对 Ta_(0.8)Hf_(0.2)C陶瓷的高温热/机械性能的影响 |
| 5.3.5 SiC对 Ta_(0.8)Hf_(0.2)C陶瓷的抗烧蚀行为影响和机理分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 Cr_3C_2助剂对Ta_(1-x)Hf_xC陶瓷的液相烧结致密化的影响和性能研究 |
| 6.1 实验过程 |
| 6.2 实验结果与讨论 |
| 6.2.1 Cr_3C_2 助剂对Ta_(1-x)Hf_xC陶瓷相组成和晶胞参数的影响 |
| 6.2.2 Cr_3C_2 助剂对Ta_(1-x)Hf_xC陶瓷的烧结致密化进程及固溶行为的影响 |
| 6.2.3 Cr_3C_2 助剂对Ta_(1-x)Hf_xC陶瓷的的烧结致密化机理及性能研究 |
| 6.3 本章小结 |
| 第7章 碳空位浓度对Ta_(1-x)Hf_xC_y陶瓷的晶胞参数、键合状态及性能的影响研究 |
| 7.1 实验过程 |
| 7.2 碳空位浓度对Ta_(1-x)Hf_xC_y陶瓷的晶胞参数、键合状态及性能的影响研究 |
| 7.2.1 碳空位浓度对Ta_(1-x)Hf_xC_y陶瓷的相组成及微观结构的影响 |
| 7.2.2 碳空位浓度对Ta_(1-x)Hf_xC_y陶瓷的微观机械性能与热学性能的影响 |
| 7.2.3 碳空位浓度对Ta_(1-x)Hf_xC_y陶瓷脆延转变、键合状态的预测与讨论 |
| 7.3 本章小结 |
| 第8章 全文总结与展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简历 |
| 攻读博士学位期间发表的学术论文和研究成果 |
（7）原位制备多孔生物质碳化硅/碳复合材料的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 多孔陶瓷发展背景 |
| 1.2 碳化硅多孔陶瓷 |
| 1.2.1 碳化硅多孔陶瓷特点 |
| 1.2.2 碳化硅多孔陶瓷制备工艺 |
| 1.2.3 碳化硅多孔陶瓷的应用 |
| 1.3 生物质材料发展趋势 |
| 1.4 生物质模板的制备 |
| 1.4.1 高温直接碳化法 |
| 1.4.2 水热碳化法 |
| 1.4.3 活化碳化法 |
| 1.5 生物质材料的应用 |
| 1.6 论文研究内容和意义 |
| 第2章 实验 |
| 2.1 实验原料 |
| 2.2 性能表征及仪器 |
| 2.2.1 热处理设备 |
| 2.2.2 X射线衍射仪 |
| 2.2.3 扫描电子显微镜 |
| 2.2.4 透射电子显微镜 |
| 2.2.5 综合热分析仪 |
| 2.2.6 工业CT仪 |
| 2.2.7 X射线光电子能谱仪 |
| 2.2.8 压汞仪 |
| 第3章 模板法制备生物质SiC/C多孔材料 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验方案 |
| 3.3 结果与讨论 |
| 3.3.1 反应温度对制备SiC/C复合材料的影响 |
| 3.3.2 硅粉粒度对制备SiC/C复合材料的影响 |
| 3.3.3 SiC/C复合材料的孔径分布分析 |
| 3.3.4 合成SiC/C复合材料机理分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 硝酸铁催化制备生物质SiC/C多孔材料 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验方案 |
| 4.3 结果与讨论 |
| 4.3.1 保温时间对产物物相组成和显微结构的影响 |
| 4.3.2 温度对产物物相组成和显微结构的影响 |
| 4.3.3 催化剂含量对产物物相组成和显微结构的影响 |
| 4.3.4 硅粉粒度对产物物相组成和显微结构的影响 |
| 4.3.5 产物的孔径分布分析 |
| 4.3.6 产物的抗氧化性能 |
| 4.3.7 合成产物机理分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 硝酸钴催化制备生物质SiC/C多孔材料 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 实验 |
| 5.3 结果与讨论 |
| 5.3.1 热处理温度对SiC/C复合材料物相组成和显微结构的影响 |
| 5.3.2 催化剂加入量对SiC/C复合材料物相组成和显微结构的影响 |
| 5.3.3 硅粉粒度对SiC/C复合材料物相组成和显微结构的影响 |
| 5.3.4 SiC/C复合材料的孔径分布分析 |
| 5.3.5 合成产物机理分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 硝酸镍催化制备生物质SiC/C多孔材料 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 实验 |
| 6.3 结果与讨论 |
| 6.3.1 烧成温度对制备SiC的影响 |
| 6.3.2 Ni(NO_3)_2·6H_2O含量对制备Si C的影响 |
| 6.3.3 硅粉粒度对制备SiC的影响 |
| 6.3.4 产物的孔径分布分析 |
| 6.3.5 合成产物机理分析 |
| 6.4 本章小结 |
| 第7章 总结论 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录1 攻读硕士学位期间发表的论文 |
| 附录2 攻读硕士学位期间参加的科研项目 |
（8）矾土基均质莫来石-SiC-O’-SiAlON复相材料的组成、结构及其性能研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 引言 |
| 1 文献综述 |
| 1.1 矾土基均质莫来石 |
| 1.1.1 矾土基均质莫来石的产生背景 |
| 1.1.2 矾土基均质莫来石的研究进展 |
| 1.2 非氧化物(SiC、SiAlON)及其对耐火材料性能的影响 |
| 1.2.1 非氧化物(SiC、SiAlON) |
| 1.2.2 添加SiC、SiAlON对耐火材料常规性能的影响 |
| 1.2.3 添加SiC、SiAlON对耐火材料高温力学性能的影响 |
| 1.2.4 添加SiC、SiAlON对耐火材料抗氧化和抗侵蚀性能的影响 |
| 1.3 原位合成非氧化物(SiC、SiAlON)及其对耐火材料性能的影响 |
| 1.3.1 引入Si原位合成碳化硅的生长机理 |
| 1.3.2 Si引入原位生成非氧化物(SiC、SiAlON)及其对耐火材料性能的影响 |
| 1.3.3 添加物对原位合成非氧化物(SiC、SiAlON)及其耐火材料性能的影响 |
| 1.4 课题的提出 |
| 2 矾土基均质莫来石-SiC-O’-SiAlON复相材料的制备及常温性能研究 |
| 2.1 Si粉加入量对复相材料常温性能的影响 |
| 2.1.1 实验 |
| 2.1.2 Si对复相材料常温性能的影响 |
| 2.2 Al、Zn、SiC与 Si的复合加入对复相材料常温性能的影响 |
| 2.2.1 实验 |
| 2.2.2 Al、Zn、SiC与 Si的复合加入对复相材料常温性能的影响 |
| 2.3 物相分析 |
| 2.3.1 加入Si试样的物相组成 |
| 2.3.2 加入Si/Al复合粉体试样的物相组成 |
| 2.3.3 加入Si/Zn复合粉体试样的物相组成 |
| 2.3.4 加入Si/SiC复合粉体试样的物相组成 |
| 2.4 显微结构分析 |
| 2.4.1 试样断口形貌 |
| 2.4.2 加入Si试样的显微结构 |
| 2.4.3 加入Si/Al复合粉试样的显微结构 |
| 2.4.4 加入Si/Zn复合粉试样的显微结构 |
| 2.4.5 加入Si/SiC复合粉试样的显微结构 |
| 2.5 本章小结 |
| 3 矾土基均质莫来石-SiC-O’-SiAlON复相材料的高温机械性能研究 |
| 3.1 实验内容 |
| 3.2 结果与讨论 |
| 3.2.1 复相材料的高温抗折强度 |
| 3.2.2 复相材料的荷重软化温度 |
| 3.2.3 复相材料的抗热震性能 |
| 3.2.4 显微结构 |
| 3.3 本章小结 |
| 4 矾土基均质莫来石-SiC-O’-SiAlON复相材料抗碱侵蚀性能研究 |
| 4.1 实验内容 |
| 4.2 结果与讨论 |
| 4.2.1 引入Si试样的抗碱侵蚀性 |
| 4.2.2 引入Si复合粉体试样的抗碱侵蚀性 |
| 4.2.3 综合讨论 |
| 4.3 本章小结 |
| 5 矾土基均质莫来石-SiC-O’-SiAlON复相材料的抗氧化性研究 |
| 5.1 实验内容 |
| 5.2 结果与讨论 |
| 5.2.1 引入Si粉试样的抗氧化性 |
| 5.2.2 引入Si/Al复合粉体试样的抗氧化性 |
| 5.2.3 引入Si/Zn复合粉体试样的抗氧化性 |
| 5.2.4 引入Si/SiC复合粉体试样的抗氧化性 |
| 5.2.5 综合分析 |
| 5.3 本章小结 |
| 6 结论 |
| 本论文的创新点 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间取得的科研成果 |
| 致谢 |
（9）新型浆料注射法制备C/C复合材料的显微组织及力学性能（论文提纲范文）
| 1 实验 |
| 1.1 原材料 |
| 1.2 制备方法 |
| 1.3 性能检测 |
| 2 结果与讨论 |
| 2.1 石墨浆料注射对预制体结构的影响 |
| 2.2 石墨浆料注射对CVI致密化速率的影响 |
| 2.3 石墨浆料注射对C/C复合材料结构的影响 |
| 2.4 石墨浆料注射对C/C复合材料力学性能的影响 |
| 3 结论 |
（10）C/C-SiC复合材料的制备与力学、抗氧化性能研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 SiC陶瓷 |
| 1.3 C/C-SiC复合材料的应用 |
| 1.4 C/C-SiC复合材料的性能 |
| 1.5 液相法制备C/C-SiC复合材料 |
| 1.6 C/C-SiC复合材料的失效与氧化 |
| 1.7 本文主要研究内容 |
| 第2章 材料制备及实验方法 |
| 2.1 实验原料及仪器设备 |
| 2.2 试验工艺及制备 |
| 2.2.1 PIP法制备C/C-SiC复合材料 |
| 2.2.2 RMI制备C/C-SiC复合材料 |
| 2.3 显微组织表征 |
| 2.3.1 X射线衍射仪分析(XRD) |
| 2.3.2 扫描电子显微镜分析(SEM) |
| 2.4 性能测试 |
| 2.4.1 密度 |
| 2.4.2 弯曲强度 |
| 2.4.3 压缩强度 |
| 2.4.4 热淬 |
| 2.4.5 静态氧化 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 C/C-SiC复合材料显微结构分析 |
| 3.1 纤维界面层分析 |
| 3.2 低密度C/C复合材料 |
| 3.3 液相法引入SiC基体 |
| 3.3.1 PIP法引入SiC基体 |
| 3.3.2 RMI法引入SiC基体 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 C/C-SiC复合材料的力学及抗氧化性能研究 |
| 4.1 C/C-SiC复合材料力学性能及显微结构 |
| 4.1.1 C/C-SiC复合材料力学性能 |
| 4.1.2 C/C-SiC复合材料断裂分析 |
| 4.2 C/C-SiC复合材料抗氧化性能 |
| 4.2.1 热淬处理对C/C-SiC复合材料性能的影响 |
| 4.2.2 C/C-SiC复合材料静态氧化性能 |
| 4.3 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表的学术论文 |
| 致谢 |
四、C/C复合材料的显微结构及其与工艺、性能的关系（论文参考文献）
- [1]陶瓷材料脆性断裂的显微结构效应[J]. 龚江宏. 现代技术陶瓷, 2021(Z2)
- [2]C/C-ZrC复合材料的制备及性能研究[D]. 朱家缔. 中国运载火箭技术研究院, 2021(02)
- [3]铁水脱硫搅拌器用碳纤维增强莫来石浇注料结构与性能研究[D]. 欧阳思. 武汉科技大学, 2021(01)
- [4]间歇加热定向脉冲气流TG-CVI法制备C/C复合材料工艺与性能研究[D]. 李周. 兰州理工大学, 2021(01)
- [5]纳米孪晶金刚石刀具的飞秒激光-机械化学抛光制备研究[D]. 靳田野. 哈尔滨工业大学, 2021(02)
- [6]Ta1-xHfxC基超高温陶瓷的固溶反应烧结、微观结构及性能调控研究[D]. 张步豪. 中国科学院大学(中国科学院上海硅酸盐研究所), 2020(03)
- [7]原位制备多孔生物质碳化硅/碳复合材料的研究[D]. 刘和兴. 武汉科技大学, 2020
- [8]矾土基均质莫来石-SiC-O’-SiAlON复相材料的组成、结构及其性能研究[D]. 安建成. 郑州大学, 2020(02)
- [9]新型浆料注射法制备C/C复合材料的显微组织及力学性能[J]. 胡姣,李国栋,张洋,韩前武,姜毅. 粉末冶金材料科学与工程, 2020(02)
- [10]C/C-SiC复合材料的制备与力学、抗氧化性能研究[D]. 张文正. 哈尔滨理工大学, 2020(02)