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基于塑性变形快速致密化机理的纳米氧化锆陶瓷烧结技术开题报告

 2020-04-23 19:38:17  

1. 研究目的与意义(文献综述)

随着社会的进步和科学技术的发展,进军太空成为一个备受关注的焦点,目前,航天航空事业正在各国如火如荼地进行着,而高性能结构陶瓷的制备和研发越来越受到人们的关注,高性能结构陶瓷已经成为航天先进材料的优先发展方向[1]。

陶瓷是人类生活或生产中不可缺少的一类材料[2],其制备工艺包括配料、配料制备、成型和干燥、烧结[3]。其中烧结是至关重要重要的一道工序[4-15]。烧结的目的是把粉末材料变为块体材料,并赋予材料特有的性质[5]。烧结得到的块体材料是一种多晶材料,其显微结构由晶体、玻璃体和气孔组成。材料性质与其显微结构密切相关[6],烧结直接影响显微结构中晶粒尺寸和分布、气孔大小形状和分布及晶界体积分数等[7]。因而直接影响材料的性能。

传统意义上的陶瓷的烧结,是指紧密堆积的陶瓷粉体在高温驱动力的作用下,通过原子扩散排除晶粒间的气孔从而致密化的过程。在高温条件下,原子扩散作用在帮助材料致密化的同时,也会不可避免地导致晶粒长大现象。而晶粒的尺寸直接影响着材料的性能[10]。对于多晶陶瓷,为达到良好的性能,必须通过烧结在得到致密块体的同时,控制晶粒的尺寸,从而获得密实的细晶甚至纳米陶瓷材料。针对这一目标,科学工作者做出了很多有意义的研究[16-20],但依然存在晶粒长大或烧结时间过长问题。研究证实[16],在烧结的初期,温度的升高使得致密化过程缓慢进行[17],当温度达到一个阈值td时,致密化速率显著增加。td之上存在一个tg,当温度超过tg时晶粒发生显著的长大,那么就存在一个温度区间td-tg,可以让陶瓷在致密化的同时发生或者发生不显著的晶粒长大。从而保证陶瓷优异的性能。因而找到每种材料的td-tg温度区间对于优化材料的烧结工艺显得尤为重要。本论文将使用三斜晶系的纳米级氧化zro2作为陶瓷的原材料。

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2. 研究的基本内容与方案

基本内容:

a) 设置几个不同的温度点,马弗炉无压烧结测定纳米氧化锆的td和tg;

b) 在td-tg温度区域内,选取接近tg的温度,设置几个压力点,sps烧结纳米氧化锆,并通过观察他们的微观结构,测试他们的晶粒尺寸,机械硬度,分析压力对晶粒尺寸以及机械性能(包括维氏硬度等)的影响。

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3. 研究计划与安排


第1-3周:查阅相关文献资料,明确研究内容,了解研究所需的药品、试剂、实验设备和器材。确定方案,完成开题报告。

第4-10周:样品制备与测试。在制备与测试中,根据实验需要,略微调整实验工艺,完善测试方法。

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4. 参考文献(12篇以上)

[1] 徐强,张幸红,韩杰才等. 先进高温材料的研究现状和展望[j]. 固体火箭技术,

2002.25(3):51-55.

[2] 周玉. 陶瓷材料学[m]. 北京:科学出版社,2004.

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