ZrxAlyCz化合物增韌ZrB2基復(fù)相陶瓷的SPS制備及其性能研究的開題報告

ZrxAlyCz化合物增韌ZrB2基復(fù)相陶瓷的SPS制備及其性能研究的開題報告開題報告題目：ZrxAlyCz化合物增韌ZrB2基復(fù)相陶瓷的SPS制備及其性能研究一、研究背景復(fù)相陶瓷具有高強(qiáng)度、高硬度、高溫穩(wěn)定性等優(yōu)異性能，因此近年來備受關(guān)注。但是，由于復(fù)相陶瓷存在脆性及易產(chǎn)生裂紋等缺陷，導(dǎo)致其在實際應(yīng)用中的可靠性受到限制。因此，增強(qiáng)復(fù)相陶瓷的韌性和抗裂性成為了研究的熱點和難點。ZrB2陶瓷是一種具有良好熱導(dǎo)率和高溫穩(wěn)定性的復(fù)相陶瓷，在航空航天、能源等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用。但是，ZrB2陶瓷也存在易裂紋等問題，因此增強(qiáng)其韌性成為了研究的重點。在現(xiàn)有文獻(xiàn)中，已經(jīng)有學(xué)者通過添加碳化物、氮化物等復(fù)合增強(qiáng)相的方式來提高ZrB2陶瓷的韌性。但是大部分的增韌劑會導(dǎo)致ZrB2材料的高溫穩(wěn)定性下降。本研究計劃引入一種新型增韌劑——ZrxAlyCz化合物，既可以提高ZrB2基復(fù)相陶瓷的韌性，又可以保持其高溫穩(wěn)定性。此外，本研究還將采用SPS（Sparkplasmasintering）工藝制備樣品，進(jìn)一步提高樣品的致密度和力學(xué)性能。二、研究內(nèi)容及方法1、ZrxAlyCz化合物的制備采用溶膠-凝膠法制備ZrxAlyCz化合物粉末，具體步驟為：將金屬有機(jī)前驅(qū)體溶液混合，經(jīng)醇解反應(yīng)制備出溶膠；將溶膠加入模板中，置于烤箱中干燥、煅燒，得到凝膠；將凝膠進(jìn)行干燥、煅燒得到氣相反應(yīng)器中形成ZrxAlyCz化合物粉末。2、復(fù)相陶瓷樣品的制備采用SPS工藝制備樣品。具體步驟為：將ZrB2、ZrxAlyCz化合物粉末按一定比例混合，并加入適量碳化硅、碳化硼等助劑；將混合物裝入SPS燒結(jié)模具中，并施加高溫高壓電場，使粉末燒結(jié)成致密陶瓷樣品。3、性能測試采用XRD（X射線衍射）、SEM（掃描電子顯微鏡）等手段對樣品的組成、微觀結(jié)構(gòu)等進(jìn)行測試；采用壓縮測試、斷裂韌度測試等手段對樣品的力學(xué)性能進(jìn)行評價。三、研究意義本研究計劃引入ZrxAlyCz化合物作為ZrB2基復(fù)相陶瓷的增韌劑，既可以提高材料的韌性，又不影響其高溫穩(wěn)定性。此外，采用SPS工藝制備陶瓷樣品，無需添加多余助劑，能夠得到高致密度、組織均勻的陶瓷材料。因此，本研究能夠為制備高性能ZrB2基復(fù)相陶瓷提供新思路和方法。四、預(yù)期成果1、成功制備出ZrxAlyCz化合物粉末，進(jìn)行了初步的組成、微觀結(jié)構(gòu)分析。2、采用SPS工藝成功制備了ZrB2基復(fù)相陶瓷樣品，并進(jìn)行了初步的性能測試。3、得到ZrxAlyCz化合物增韌ZrB2基復(fù)相陶瓷的結(jié)構(gòu)、力學(xué)性能等方面的結(jié)果，并初步探究增韌機(jī)理。五、論文結(jié)構(gòu)本論文的結(jié)構(gòu)主要分為以下幾個部分：第一章：緒論。介紹研究背景、目的和意義，簡要回顧目前國內(nèi)外關(guān)于ZrB2基復(fù)相陶瓷及其增韌材料的研究現(xiàn)狀和進(jìn)展，并說明本研究計劃的貢獻(xiàn)和可能的創(chuàng)新點。第二章：實驗部分。詳細(xì)介紹ZrxAlyCz化合物的制備方法、SPS工藝制備ZrB2基復(fù)相陶瓷的工藝參數(shù)等，指出樣品制備中需要注意的問題。第三章：結(jié)果與分析。對制備的樣品進(jìn)行各種性能測試，分析得到的實驗結(jié)果，探究增韌機(jī)理。第