超高温聚合物陶瓷前驱体研究_赵彤

2013年10月12日-16日2013年全国高分子学术论文报告会中国上海LI-07

超高温聚合物陶瓷前驱体研究

赵彤

中国科学院化学研究所，北京海淀区中关村北一街2号 100190 本报告主要介绍了本课题组近年在酚醛树脂、双马来酰亚胺树脂及邻苯二甲腈树脂领域研究工作及进展

LI-08

苯并噁嗪树脂高性能化研究进展*

顾宜

四川大学高分子科学与工程学院，高分子材料工程国家重点实验室，成都 610065 苯并噁嗪是一种新型的热固性的高性能树脂。开环聚合无小分子释放，固化收缩小；固化物具有较高的耐热性和机械性能，吸水率低。然而，由于固化物交联密度较低、性脆、及C-N弱键对耐热性的影响，限制其在很多高技术领域的应用。近年来，四川大学围绕苯并噁嗪树脂进一步高性能化，开展了多方面的研究，取得显著进展。(1)在苯并噁嗪的结构中引入刚性骨架的苯并噁唑、苯并咪唑等芳杂环，以及苯甲醛等反应性侧基，大幅度提高Tg和热稳定性。(2)采用过渡金属氯化物作催化剂，将聚苯并噁嗪悬挂的苯胺连接进入交联网络，提高热稳定性。(3)在苯并噁嗪的结构中引入柔性基团或脂肪族侧链，增韧改性。(4)将苯并噁嗪与其他热固性树脂(环氧树脂、双马来酰亚胺等)共混，通过协调各组分间的热力学相容性及加入固(催)化剂调控各组分的固化反应速度，实现反应诱导相分离，形成海岛、双连续或相反转等相形态结构，在保持高耐热性的同时，显著提高冲击韧性。

关键词：苯并噁嗪，高性能，苯并杂环，相分离

*国家自然科学基金 (20774060, 50873062，21104048, 51273119) 资助

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功能陶瓷材料研究进展综述

功能陶瓷材料的应用 研究 姓名：刘军堂___________ 学号: 23122837________ 班级: 机械1201_________ 任课老师：张志坚__________

功能陶瓷材料的应用研究 1.选择一个课题进行相关检索，要求对课题作简要分析，并在分析的基础上确定检索词，准确描述检索过程。（10分）（可选择其他课程中以论文方式考核的科目，如无此类题目，可自选或用备选题目） 功能陶瓷 功能陶瓷材料是具有特殊优越性能的新型材料，各国在基础与应用研究以及工程化方面，均给予了特殊重视，特别是在信息、国防、现代交通与能源产业中均将其置于重要地位。根据功能陶瓷材料的应用前景，本文介绍了功能陶瓷新材料的性能、应用范围，市场的开发应用现状和开发应用新领域，以及正在研发的高性能陶瓷材料；同时介绍了功能陶瓷材料今后的发展趋势。 关键词：功能陶瓷材料；应用现状；趋势 检索过程 第一步：进入“中国知网”主页，网址是“https://www.wendangku.net/doc/229892801.html, 第三步：登录成功后会进入操作界面， 第四步：选择要检索的文献数据库。在操作界面上，中国知网将其文献分成了不同的库，我们根据自己的文献范围属性进行选择。 第五步：检索参数设置。在操作界面的上部，有搜索参数设置对话框。最好逐一填写。（1）检索项，系统对文献进行了检索编码，每一个文献都有一一对应的编码，一个编码就是一种检索项。点击检索项框右边的向下箭头，就能弹出所有检索项，选中一个就好。（2）检索词，填入要求系统搜索的内容。没有明确严格要求，不一定是词语。但是需要考虑到它应当与你选中的检索项相一致。如检索项用了“关键词”，就不能用一个长句等作检索词了。（3）文献时间选择，根据文献可能出现的年代，点击对话框右边的小三角就可以选了。需要说明的是，中国知网建立时间是1994年，所以1994年及其后的数据才是最全的。现在他们在逐渐补充1994年以前的文献数据，但是，全面性可能要差些。（4）排序，提示系统将找到的文献按什么顺序呈现。（5）匹配，即要求系统按自己的检索要求进行哪种精确程度的检索。如果你确定你的文献参数，那么选择“精确”，如果不确定，就选择“模糊”。 第六步：点击“搜索”就完成了第一阶段的操作了。然后就进入检索结果呈现的界面：中国知网2.rar（点击打开查看），中国知网的结果呈现表中，对文献的基本信息：文献题目、文献的载体、发表时间及在中国知网中的收藏库名进行了说明。

超高温陶瓷及其应用资料

超高温陶瓷及其应用

超高温陶瓷及其应用讲座小结 超高温陶瓷（UHTCs: Ultra High Temperature Ceramic? 是指能在1800°C 以上温度下使用的陶瓷材料。这类陶瓷材料有望用于航天火箭的发动机部件，太空往返飞行器和高超音速运载工具的防热系统，先进核能系统用抗辐照结构材料和惰性基体材料，以及金属高温熔炼和连铸用的电极、坩埚和相关部件等。目前，针对超高温陶瓷的主要研究内容包括：微结构调控与强韧化、抗氧化-耐烧蚀-抗热震性能的提升、抗辐照性能的改善等。 超高温陶瓷材料最早的研究从I960'年代开始。当时在美国空军的支持下，Manlab开始了超高温陶瓷材料的研究，研究对象主要是ZrB2和HfB2及其 复合材料。研发的80vol%HfB 2 -20vol%SiC复合材料能基本满足高温氧化环境下持续使用的需要，但采用的热压工艺对部件制备有很大的限制。到1990' s NASA Ames实验室也开始了相关研究。与此同时，美国空军从1960'年代开 始进行尖锐前缘飞行器及其热防护系统的分析和设计，经过三十多年的研究，取得了很大进展。Ames实验室及其合作伙伴开展了系统热分析、材料研发和电弧加热器测试等一系列研究工作，并于1990'年代进行了两次飞行实验 （SHARP-B1、SHARP-B2）。其中，SHARP-B2的尖锐翼前缘根据热环境的不同分为三部分，分别采用的是ZrB2 /SiC/C、ZrB2/SiC和HfB2/SiC材料，展示了基于二硼化铪和二硼化锆为主体的一类超高温陶瓷材料作为大气层中高超声速飞行器热防护系统材料的应用前景。2003年2月1日，美国航天飞机发生了哥伦比亚”号的爆炸惨剧，为了保障未来的航天飞机具有更可靠的飞行安全性，美国航天宇航局（NASA ）在哥伦比亚”号失事后迅速启动了相关的研究计划，其中就包括研究新一代超高温陶瓷，用于航天飞机的阻热材料。研究计划目的在于开发出熔点高于3000C的超高温陶瓷材料，主要是ZrB2、HfB2以及它们的复合材料，作为航天飞机的新型阻热材料。 从材料种类来看，超高温陶瓷主要包括高熔点硼化物和碳化物。其中 HfB2、ZrB2、HfC、ZrC、TaC等硼化物、碳化物超高温陶瓷熔点都超过 3000C，无相变，具有优良的热化学稳定性和优异的物理性能，包括高弹性模量、高硬度、低饱和蒸汽压、高热导率和电导率、适中的热膨胀率和良好抗热震性能

超高温陶瓷复合材料的研究进展

书山有路勤为径，学海无涯苦作舟 超高温陶瓷复合材料的研究进展 超高温陶瓷复合材料主要包括一些过渡族金属的难熔硼化物、碳化物和氮 化物，它们的熔点均在3000℃以上。在这些超高温陶瓷中，ZrB2 和HfB2 基超高温陶瓷复合材料具有较高的热导率、适中的热膨胀系数和良好的抗氧化烧蚀 性能，可以在2000℃以上的氧化环境中实现长时间非烧蚀，是一种非常有前途的非烧蚀型超高温防热材料。 超高温陶瓷复合材料的制备 超高温陶瓷复合材料的致密化主要有热压烧结(HP)、放电等离子烧结(SPS)、反应热压烧结((RHP)和无压烧结(PS)。在这些制备方法中，热压烧结是目前超 高温陶瓷复合材料最主要的烧结方法。 热压烧结 ZrB2 和HfB2 都是ALB2 型的六方晶系结构，其强共价键、低晶界及体扩散 速率的特征，导致该类材料需要在非常高的温度下才能致密化，一般需要2100 ℃或更高的温度和适中的压力(20-30 MPa)或较低温度(~1800℃)及极高压力( 800 MPa)。ZrB2 和HfB2 结构和性能相近，后者的熔点比前者高，需要更高的致密化温度，同时具有更优异的高温性能，而前者的密度和成本都比后者 低，也是业内关注最多的。 放电等离子烧结 放电等离子烧结是在粉末颗粒间直接通人脉冲电流进行加热烧结，具有升温 速度快、烧结时间短、组织结构可控等优点，该方法近年来用于超高温陶瓷复 合材料的制备。产生的脉冲电流在粉体颗粒之间会发生放电，使其颗粒接触部 位温度非常高，在烧结初期可以净化颗粒的表面，同时产生各种颗粒表面缺 陷，改善晶界的扩散和材料的传质，从而促进致密化，相对于热压烧结超高温

陶瓷前驱体聚硅氮烷的应用研究进展(二)

技术进展 ，２０１３，２７（６）：４５７～４６１ＳＩＬＩＣＯＮＥＭＡＴＥＲＩＡＬ　 陶瓷前驱体聚硅氮烷的应用研究进展（二）倡 滕雅娣，张大伟，管国生 （沈阳化工大学应用化学学院，沈阳１１０１４２） 摘要：综述了陶瓷前驱体聚硅氮烷在制备陶瓷基复合材料、超高温材料、催化剂、多孔材料、粘接陶瓷、３Ｄ打印材料、三维陶瓷微结构材料，电脑芯片的多层连接技术、锂电池阳极上的应用研究进展。 关键词：聚硅氮烷，陶瓷，前驱体，复合材料，超高温材料，多孔材料 中图分类号：ＴＱ２６４畅１，ＴＱ１２７畅２ 文献标识码：Ａ　文章编号：１００９－４３６９（２０１３）０６－０４５７－０５ 收稿日期：２０１２０８２０。 作者简介：滕雅娣（１９６５—），女，主要从事有机硅材料的制备以及有机合成的研究。Ｅ－ｍａｉｌ：ｔｅｎｇｙａｄｉ＠ｓｙｉｃｔ畅ｅｄｕ畅ｃｎ。倡基金项目：辽宁省教育厅科学技术研究基金（２００８５７２）。 在过去的１０年里，使用软材料例如陶瓷前驱体聚合物制备和加工陶瓷和陶瓷复合材料的研究得到很大增长，这是由于它超出传统陶瓷加工技术的巨大技术进步。特别是，这一加工过程是制备多元的Ｓｉ—Ｃ—Ｏ、Ｓｉ—（Ｅ）—Ｃ—Ｏ、Ｓｉ—Ｃ—Ｎ和Ｓｉ—（Ｅ）—Ｃ—Ｎ（Ｅ为Ｂ、Ａｌ、Ｔｉ等）聚合物衍生陶瓷（ＰＤＣｓ）的唯一可行的方法。近几年的研究表明，ＰＤＣｓ彰显出杰出的性能，如耐热性，高温下的化学、氧化稳定性，因此具有广泛的潜在应用性，尤其是在严酷条件下的应用 ［１］ 。 作为陶瓷前驱体的聚硅氮烷，具有摩尔质量高、黏度高、粘接性好、耐高温、弹性好等优点，由其制成的氮化硅（Ｓｉ３Ｎ４）和氮化碳硅（ＳｉｘＮｙＣｚ）陶瓷更具有耐高温、耐磨、耐腐蚀等优良性能，除可用于制备陶瓷涂层、陶瓷纤维、纳米材料、磁性陶瓷 ［２］ 外，还可用于制备陶瓷 基复合材料（ＣＭＣ）、超高温材料、大块陶瓷、催化剂、多孔材料、锂电池阳极、３Ｄ打印材料、三维陶瓷微结构材料，还可用作陶瓷的粘接剂、电脑芯片的多层连接等。 １　用于制备陶瓷基复合材料 Ｈ畅Ｎａｋａｓｈｉｍａ等人发现，一种来源于 （ＨＡｌＮｉ Ｐｒ）ｍ和［ＭｅＳｉ（Ｈ）ＮＨ］ｎ的前驱体可通过 裂解转化成Ａｌ—Ｓｉ—Ｎ—Ｃ陶瓷复合材料，而（ＨＡｌＮｉ Ｐｒ）ｍ和［ＭｅＳｉ（Ｈ）ＮＨ］ｎ主要是由笼型化合物和环状化合物构成。ＡｌＨ基和ＮＨ基之间的 脱氢偶联反应在低温（≤～２５０℃）下进行，因此具有较高的陶瓷产率（９００℃时可达６９％）。在１３５０～１５００℃氩气中裂解的产物含有一种２Ｈ的ｗｕｒｔｚ型化合物和一种β－Ｓｉ３Ｎ４型化合物；而在１６００℃氩气中裂解的产物除含这些化合物之外还明显检测到β－ＳｉＣ的存在。另一方面，在８００℃的ＮＨ３中以及随后在１３５０℃的Ｎ２中裂解得到的产物由ＡｌＮ和β－Ｓｉａｌｏｎ组成 ［３］ 。 Ｓ畅Ｒ畅Ｚｂｉｇｎｉｅｗ通过一种低成本工艺制备了连 续的碳纤维／碳化硅复合材料。在这个过程中，二维碳纤维预成型产品中的空隙是通过加压渗透方式由ＳｉＣ粉末填充的。用这种方法可使纤维预成型产品达到较高的粒子堆积密度。将这种压缩体加热处理至４００℃可形成多孔架构，然后浸入液态陶瓷前驱体聚合物Ｃｅｒａｓｅｔ ＴＭ ＳＮ（商品名） 中进行渗透，再在氩气中于１３００℃下裂解 ［４］ 。 Ｓ畅Ｋｉｔａｏｋａ等人发明了一种以β′－Ｓｉａｌｏｎ为基 底的陶瓷渗透技术，用于氮化硼（ＢＮ）涂层的ＳｉＣ（Ｈｉ－ＮｉｃａｌｏｎＴＭ ）纤维的三维编织物中，它 是通过活性熔融渗透法在可控制的氮气氛围中进 行的。熔融玻璃对于纤维的润湿性通过全氢化聚硅氮烷的渗透及裂解加以改进，并得到高度密集的复合材料。纤维与熔融玻璃之间的反应可通过增加熔融渗透过程中氮气的分压来抑制。编织出的复合材料在室温下具有高度的弯曲强度及较大的断裂功。复合材料的机械性能即使在１７７３Ｋ

浅析先进陶瓷材料的研究现状及发展趋势

龙源期刊网 https://www.wendangku.net/doc/229892801.html, 浅析先进陶瓷材料的研究现状及发展趋势 作者：孙彬 来源：《科技资讯》2017年第27期 摘要：随着现阶段各种高新技术日新月异的发展，先进陶瓷材料已经成为了新材料领域 中的翘楚，也是很多技术创新领域需要用到的关键材料，受到了很多发达国家和工业化企业的极大关注，先进材料的发展以及应用也在很大程度上对于工业的发展和进步产生一定的影响。本文旨在探讨先进陶瓷材料的研究现状及发展趋势。 关键词：工业陶瓷材料先进研究环保发达国家 中图分类号：TQ174.7 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2017）09（c）-0217-02 随着先进陶瓷的各种优势越来越明显，很多自动化控制、人工智能、电子智能技术领域都需要先进陶瓷的入驻，可以说，先进陶瓷的市场产量和覆盖范围已经发展到了一个不可忽视的阶段。 1 先进陶瓷的具体应用以及性能优势对比 先进陶瓷，根据各自的优点以及应用范围，大体可以分为两大类，也就是功能陶瓷和结构陶瓷，具体的应用范围以及性能优势，如表1所示。 2 国内外对于先进陶瓷材料的研究现状 2.1 国外对于先进陶瓷材料的研究现状 现阶段，全球各个国家对于先进陶瓷材料进行研究应用的趋势越来越明显。 举例来说，以美国和日本为代表，在对于先进陶瓷材料的研究和应用方面远远领先于其他国家。美国的宇航局和航空局大规模的应用了先进陶瓷。比如说在航空发动机上用陶瓷来替代其他材料；提出了关于先进陶瓷的多个计划，在每年对于先进材料的研究和应用上，投入多达35亿美元。这些都是为了提高他们在国际上的综合竞争能力。而日本也提出了对于先进陶瓷 研究和开发的一项计划，名曰“月光计划”，另外，欧盟各国尤其是以工业闻名的德国，都对先进陶瓷进行了研究和开发，法国也紧随其后，主要集中在对新能源材料进行重点的研究和突破。 综合来说，这些发达国家，比如美国、日本、欧盟，它们在先进陶瓷领域每年的平均增长率高达12%，其中欧盟较为领先，多达15%～18%，美国则是9.29%，日本是7.2%。现阶 段，全球先进陶瓷的最大市场集中在美国和日本，其次就是欧盟国家，甚至可以说，先进陶瓷在发达国家更加受到重视和人们的欢迎。

现代陶瓷研究进展

材料与化工学院 2012级材料科学与工程二班 课程作业：无机非金属材料工艺学学生姓名：刘健 学生学号： 授课老师：

目录 1.传统陶瓷材料------------------------------------------------------------------------------------------------3 2.新型陶瓷材料------------------------------------------------------------------------------------------------3 2.1生物陶瓷材料------------------------------------------------------------------------------------------4 2.1.1生物陶瓷研究背景------------------------------------------------------------------------------4 2.1.2生物陶瓷研究的一些成果---------------------------------------------------------------------4 2.1.3生物陶瓷在国外的研究动态和发展趋势-------------------------------------------------4 2.1.4我国生物陶瓷材料研究设想与展望--------------------------------------------------------5 2.2高温压电陶瓷材料-------------------------------------------------------------------------------------5 2.2.1改性钛酸铅压电陶瓷----------------------------------------------------------------------------5 2.2.2 PZT基多元系压电陶瓷--------------------------------------------------------------------------6 2.3超级亲水易洁陶瓷材料-------------------------------------------------------------------------------6 2.4热障涂层陶瓷材料--------------------------------------------------------------------------------------7 2.4.1几类热障陶瓷涂料研究近况-------------------------------------------------------------------7 2.4.1.1氧化物稳定的ZrO2---------------------------------------------------------------------------7 2.4.1.2焦绿石或萤石结构A2B2O7陶瓷----------------------------------------------------------7 2.4.2需要达到的目标------------------------------------------------------------------------------------8 3.结语----------------------------------------------------------------------------------------------------------------8

超高温陶瓷的研究进展_郭强强

·综述· 收稿日期：2015－05－20 作者简介：郭强强，1989年出生，硕士，主要从事超高温陶瓷材料的研究工作。E －mail ：qqguo@outlook．com 超高温陶瓷的研究进展 郭强强 冯志海周延春 （航天材料及工艺研究所，先进功能复合材料技术重点实验室，北京100076） 文 摘 超高温陶瓷在极端环境中能够保持稳定的物理和化学性质，被认为是高超声速飞行器和大气层 再入飞行器鼻锥和前缘最有前途的候选热防护材料。本文系统评述了超高温陶瓷（主要是过渡金属硼化物、碳化物和氮化物）在粉体合成、致密化、力学性能等方面的研究进展。对超高温陶瓷研究中存在的一些问题作出初步总结，希望对超高温陶瓷的进一步研究和应用起到积极的推动作用。 关键词 超高温陶瓷，粉体合成，致密化，力学性能 中图分类号：TB3DOI ：10．3969/j．issn．1007－2330．2015．05．001Progress on Ultra-High Temperature Ceramics GUO Qiangqiang FENG Zhihai ZHOU Yanchun （Science and Technology of Advanced Functional Composite Materials Laboratory ，Aerospace Ｒesearch Institute of Materials ＆Processing Technology ，Beijing 100076） Abstract Ultra-high temperature ceramics （UHTCs ）are regarded as the most promising thermal protective ma- terials for the nose and leading edge of hypersonic or re-entry vehicles due to their stability of physical and chemical properties in extreme environment．The progress on UHTCs is reviewed in detail ，including powder synthesis ，densifi-cation and mechanical properties．Also ，some problems exist in the material studies are preliminarily summarized．It is expected that this review will provide some guidance for stimulating further research and practical applications of the UHTCs． Key words Ultra-high temperature ceramics ，Powder synthesis ，Densification ，Mechanical property 引言 超高温陶瓷（UHTCs ）通常指熔点超过3000?，并在极端环境中保持稳定的物理和化学性质的一类 特殊陶瓷材料，通常包括过渡金属硼化物、碳化物、氮化物及其复合材料。极端环境一般指高温、反应气氛（如原子氧，等离子体等）、机械载荷和磨损等组成的综合环境。随着航空航天技术的迅猛发展和实现空天一体化的迫切需要，高超声速飞行器是近年来许多国家航空航天部门发展的重点领域。在长时间高超声速巡航、跨大气层飞行和大气层再入等极端环境下，飞行器机翼前缘和鼻锥等关键部件在飞行过程中与大气剧烈摩擦，产生极高的温度。如Falcon 计划 中机翼前缘的驻点区域温度可以超过2000?［1］，此 外火箭喷嘴口、吸气增强推进系统和发动机进气道在 飞行过程中也要承受高热载荷和机械载荷。目前，极少材料能够在如此剧烈的氧化对流环境中保持结构和尺寸的完整性。因此，如何设计和制备有着良好的抗氧化性、抗烧蚀性、抗热震性并保持一定高温强度的超高温热防护材料成为新型空天飞行器亟待解决的重要技术问题。 目前有望在1800?以上温度使用的材料一般有 难熔金属材料、陶瓷基复合材料、C /C 复合材料等。难熔金属材料密度高、加工性能和抗氧化性差，不适合作为高超声速飞行器鼻锥和前缘等部位的热防护 材料。C /C 复合材料是一种良好的结构/功能一体化材料，已成功用于制造导弹的弹头部件、航天飞机防

超高温陶瓷

超高温陶瓷 材料科学杂志39(2004)5979 – 5985 硅基陶瓷和复合材料在高氧压力下的燃烧阻力 美国宇航局格伦研究中心/凯斯西储大学，克利夫兰， 俄亥俄州44135，美国 E-mail: Ali.Sayir@https://www.wendangku.net/doc/229892801.html, F . S .劳维利 美国宇航局太空飞行中心，FC，35812，美国 陶瓷基复合材料在高氧压力下的耐燃烧性预计会对富氧推进系统的发展提供一些信息。与金属相比，硅基陶瓷，碳化硅，氮化硅和碳化硅复合材料都有共价键的特点，不同的是它们能促进燃烧。这些材料分解的温度很高，而不是通过离散固液相变（熔化）。硅基陶瓷和复合材料在很高的氧气压力和临界阈值压力，在此临界压力下没有试样能维持燃烧组成，粘接的性质和氧的溶解度。2004年Kluwer学术出版社 1介绍 当把凝聚相材料，液体或固体，按计划放到富氧环境中时，可燃混合物就形成了。如果这种混合物被点燃，火焰就会包围凝聚相燃烧。理解和控制使用这一物理现象称为燃烧，它对人类日常生活以及各种技术，如能源转换，冶金，自然，航空和航天工业的应用有重大意义。在给定的温度和压力下，物质与氧气和潜在火源安全共存的能力对材料在推进系统中的选择范围是至关重要的。 大多数航空航天系统的结构组成部分都是金属合金，许多研究，特别是对高压系统的研究，一直致力于金属和金属合金的氧燃烧。当氧气从周围移动到燃烧前锋面时，材料与金属的粘接特性可以使之充当燃料，通过表面蒸发和扩散运动到火焰前锋面。这种对凝聚相燃烧的说明是最容易的，通常适用于发生气相反应后被称为均匀燃烧的滴烧。格拉斯曼[ 1]，在他的开创性工作中对金属液滴的气相燃烧作出了一些充分的解释，但不全是基于实验事实。热化学预测对阐明在高温高压下过渡态金属的反应途径是不可用的。多元合金进一步的并发症出现了，图[ 1，2 ]已经表明燃烧性对间歇性的成分变化很敏感。陶瓷基复合材料有着比金属明显低的密度并且在高温下也能提供足够的强度和韧性，这使得它们成为航空航天结构应用中的理想选择。除了这些事实，陶瓷基复合材料在很高氧气压力下的燃烧特性还没有被提前研究，这一发现表明本研究集中在陶瓷基复合材料的固相燃烧特性上。在这一研究中，有几个因素影响着特定复合机陶瓷材料的选择。第一，单片碳化硅，氮化硅以及碳化硅复合材料由于有提高性能和降低重量的能力，因此都是先进推进系统的潜在候选者。第二，碳化硅或碳化硅复合材料和单片氮化硅的初步氧相容性结果分别表现出了温和和良好的抗氧化性。第三，目前，碳化硅或碳化硅复合材料在其领域是最成熟的结构材料。最后，两者都是现成的商业材料。 2．实验的

超高温陶瓷及其应用

超高温陶瓷及其应用讲座小结 超高温陶瓷（UHTCs：Ultra High Temperature Ceramics）是指能在1800℃以上温度下使用的陶瓷材料。这类陶瓷材料有望用于航天火箭的发动机部件，太空往返飞行器和高超音速运载工具的防热系统，先进核能系统用抗辐照结构材料和惰性基体材料，以及金属高温熔炼和连铸用的电极、坩埚和相关部件等。目前，针对超高温陶瓷的主要研究内容包括：微结构调控与强韧化、抗氧化－耐烧蚀－抗热震性能的提升、抗辐照性能的改善等。 超高温陶瓷材料最早的研究从1960’s年代开始。当时在美国空军的支持下，Manlab开始了超高温陶瓷材料的研究，研究对象主要是ZrB2和HfB2及其复合材料。研发的80vol%HfB2 -20vol%SiC复合材料能基本满足高温氧化环境下持续使用的需要，但采用的热压工艺对部件制备有很大的限制。到1990’s ，NASA Ames 实验室也开始了相关研究。与此同时，美国空军从1960’s年代开始进行尖锐前缘飞行器及其热防护系统的分析和设计，经过三十多年的研究，取得了很大进展。Ames 实验室及其合作伙伴开展了系统热分析、材料研发和电弧加热器测试等一系列研究工作，并于1990’s年代进行了两次飞行实验（SHARP-B1 、SHARP-B2）。其中，SHARP-B2 的尖锐翼前缘根据热环境的不同分为三部分，分别采用的是ZrB2 /SiC/C 、ZrB2/SiC和HfB2/SiC材料，展示了基于二硼化铪和二硼化锆为主体的一类超高温陶瓷材料作为大气层中高超声速飞行器热防护系统材料的应用前景。2003年2 月1 日，美国航天飞机发生了“哥伦比亚”号的爆炸惨剧，为了保障未来的航天飞机具有更可靠的飞行安全性，美国航天宇航局（NASA）在“哥伦比亚”号失事后迅速启动了相关的研究计划，其中就包括研究新一代超高温陶瓷，用于航天飞机的阻热材料。研究计划目的在于开发出熔点高于3000℃的超高温陶瓷材料，主要是ZrB2、HfB2以及它们的复合材料，作为航天飞机的新型阻热材料。 从材料种类来看，超高温陶瓷主要包括高熔点硼化物和碳化物。其中HfB2、ZrB2、HfC、ZrC、TaC等硼化物、碳化物超高温陶瓷熔点都超过3000℃，无相变，具有优良的热化学稳定性和优异的物理性能，包括高弹性模量、高硬度、低饱和蒸汽压、高热导率和电导率、适中的热膨胀率和良好抗热震性能等，并能在高温下保持很高的强度。成为超高温陶瓷最具潜力的候选材料。

特种陶瓷材料的研究进展[1]

文章编号：1006-2874（2010）05-0071-04 特种陶瓷材料的研究进展 葛伟青 （唐山学院，唐山：０６３０００） 中图分类号：ＴＱ１７４．７５文献标识码：Ａ 特种陶瓷也称为先进陶瓷、现代陶瓷、新型陶瓷、高性能陶瓷、高技术陶瓷和精细陶瓷,突破了传统陶瓷以黏土为主要原料的界限,主要以氧化物、炭化物、氮化物、硅化物等为主要原料,有时还可以与金属进行复合形成陶瓷金属复合材料,是一种采用现代材料工艺制备的、具有独特和优异性能的陶瓷材料。已成为现代高性能复合材料的一个研究热点。特种陶瓷于二十世纪发展起来，在近二、三十年内，新产品不断涌现，在现代工业技术，特别是在高技术、新技术领域中的地位日趋重要。许多科学家预言：特种陶瓷在二十一世纪的科学技术发展中，必将占据十分重要的地位。 特种陶瓷不同的化学组成和组织结构决定了它不同的特殊性质和功能，可作为工程结构材料和功能材料应用于机械、电子、化工、冶炼、能源、医学、激光、核反应、宇航等领域。一些经济发达国家，特别是日本、美国和西欧国家，为了加速新技术革命，为新型产业的发展奠定物质基础，投入大量人力、物力和财力研究开发特种陶瓷，因此，特种陶瓷的发展十分迅速，在技术上也有很大突破。 １概述 特种陶瓷通常包括结构陶瓷、功能陶瓷(电子陶瓷)和生物陶瓷等.结构陶瓷具有高强度、高硬度、高耐磨、耐高温、耐腐蚀等特性,功能陶瓷具有导电、半导性、绝缘、压电、透光、光电、电光、声光、磁光等性能,生物陶瓷具有医疗(人工关节.骨、牙齿等)和催化等功能,在现代工业技术,特别是在高新技术领域中的地位日趋重要。 中国科学院上海硅酸盐研究所所长罗宏杰在佛山市加快发展特种陶瓷推介会上发言说，特种陶瓷具备传统陶瓷不具备的多种特性，消耗低、利润高，应用前景十分广阔。预计2010年全国的市场规模将达到400亿元。世界的市场规模将达到1500亿美元。中国经济的高速发展,将为特种陶瓷制造业提供广阔的市场与发展空间。 目前,高温结构陶瓷研究的主要目标仍然是燃气轮机、活塞发动机和磁流体发电机用的材料。高温结构陶瓷的应用在汽车、飞机、火箭等领域获得了成功。福特公司研制的汽车用轮机的机头、定子和叶轮都是用氮化硅制作的,热交换器是用蜂窝状结构的结晶化玻璃制成的。超音速飞机发动机和火箭燃烧室内壁、隔热衬层等高温部位都利用到了陶瓷材料。美国研制成功了AGT100和AGT101型全陶瓷汽车发动机,其进口温度分别达到了1290℃和1370℃,比超合金高200 ~260℃。 ２粉末制备技术进展情况 目前最引人注目的粉末制备技术是超高温技术。利用超高温技术可廉价地研制特种陶瓷。 超高温技术具有如下优点：能生产出用以往方法所不能生产的物质，能够获得纯度极高的物质，生产率会大幅度提高，可使作业程序简化、易行。目前，在超高温技术方面居领先地位的是日本。此外，溶解法制备粉末、化学气相沉积法制备陶瓷粉末、溶胶-凝胶法生产莫来石超细粉末以及等离子体气相反应法等也引起了人们的关注。 ３特种陶瓷成形方法及特点 ３．１干法成型 干法成型包括钢模压制成型、等静压成型、超高压成型、粉末电磁成型等方法。 3.1.1钢模压制成型（干压法） 将含有少量增塑剂、具有一定粒度配比的陶瓷粉末放在金属模内,在压机上受压,使之密实成型。钢模压制的优点是易于实现自动化,所以在工业生产中得到较大的应用。 3.1.2等静压成型 等静压成型是通过施加各项同性压力而使粉料一边压缩一边成型的方法。等静压力可达300MPa左右。在常温下成型时称为冷等静压成型,在几百摄氏度到2000℃温区内成型时称为热等静压成型。等静压有两种方式:干袋法和湿袋法。湿袋法是将粉末或颗粒密封于成型橡胶模型内,置于高压容器 收稿日期：2010-04-15 通讯联系人：葛伟青，E-mail:hbtsgwq@https://www.wendangku.net/doc/229892801.html, ＣＨＩＮＡＣＥＲＡＭＩＣＩＮＤＵＳＴＲＹＯｃｔ．２０１０Ｖｏｌ．１７，Ｎｏ．５ 中国陶瓷工业 ２０１０年１０月第１７卷第５期

陶瓷材料的研究进展

论文 题目：陶瓷材料的研究进展 姓名： 专业：化学工程与工艺 学号： 日期：2009-6-21

陶瓷材料的研究进展 摘要：近年来，随着科学的进步，陶瓷材料越来越多的进入我们的生产和生活，并且在性能和作用上体现出出乎意料的优越性。就我所知，陶瓷材料大体上可以分为四个类型：传统工艺陶瓷，结构陶瓷，功能陶瓷和生物陶瓷。本文仅对后三种新型陶瓷材料的研究进展做一个简单综述。 关键词：结构陶瓷功能陶瓷生物陶瓷纳米技术Abstract: In recent years, along with the science progress, the ceramic material more and more entered our production and the life, and manifested the superiority unexpectedly in the performance and the function. I know, the ceramic material may divide into four types on the whole: Traditional process ceramics, structure ceramics, functional ceramic and biological ceramics. This article only makes a simple summary to the latter three kind of new ceramic material's research development. Key word: Structure ceramics，functional ceramic，biology ceramics ，nanotechnology

高温结构陶瓷基复合材料的研究现状与展望--...

高温结构陶瓷基复合材料的研究现状与展望 摘要概述了国外航空发动机用高温结构陶瓷基复合材料的研究与应用现状及发展趋势,分析了目前研究中存在的问题及其解决办法,确定了今后的研究目标与方向。 关键词陶瓷基复合材料高温结构材料力学性能应用 1 前言 为了提高航空发动机的推重比和降低燃料消耗,最根本的措施是提高发动机的涡轮进口温度,而涡轮进口温度与热端部件材料的最高允许工作温度直接相关。50 至60 年代,发动机热端部件材料主要是铸造高温合金,其使用温度为800～900 ℃;70 年代中期,定向凝固超合金开始推广,其使用温度提高到 接近1000 ℃; 进入80 年代以后,相继开发出了高温单晶合金、弥散强化超合金以及金属间化合物等,并且热障涂层技术得到了广泛的应用,使热端部件的使用温度提高到1200～1300 ℃,已接近这类合金 熔点的80 % ,虽然通过各种冷却技术可进一步提高涡轮进口温度,但作为代价降低了热效率,增加了结 构复杂性和制造难度,而且对小而薄型的热端部件难以进行冷却,因而再提高的潜力极其有限[1 ] 。陶瓷基复合材料正是人们预计在21 世纪中可替代金属及其合金的发动机热端结构首选材料。 近20 年来,世界各工业发达国家对于发动机用高温结构陶瓷基复合材料的研究与开发一直十分重视,相继制定了各自的国家发展计划,并投入了大量的人力、物力和财力,对这一新型材料寄予厚望。如美国NASA 制定的先进高温热机材料计划(HITEMP) 、DOE/ NASA 的先进涡轮技术应用计划(ATTAP) 、美国国家宇航计划(NASP) 、美国国防部关键技术计划以及日本的月光计划等都把高温结构陶瓷基复合材料作为重点研究对象,其研制目标是将发动机热端部件的使用温度提高到1650 ℃或更高[2 ,3 ] ,从而提高发动机涡轮进口温度,达到节能、减重、提高推重比和延长寿命的目的,满足军事和民用热机的需要。 2 国内外应用与研究现状 由于陶瓷材料具有高的耐磨性、耐高温和抗化学侵蚀能力,国外目前已将其应用于发动机高速轴承、活塞、密封环、阀门导轨等要求转速高和配合精度高的部件。在航空发动机高温构件的应用上,到目前为止已报道的有法国将CVI 法SiC/Cf 用于狂风战斗机M88 发动机的喷嘴瓣以及将SiC/ SiCf 用于幻影2000 战斗机涡轮风扇发动机的喷管内调节片[4 ] 。 此外,有许多陶瓷基复合材料的发动机高温构件正在研制之中。如美国格鲁曼公司正研究跨大气层高超音速飞机发动机的陶瓷材料进口、喷管和喷口等部件,美国碳化硅公司用Si3N4/ SiCW制造导弹发动机燃气喷管,杜邦公司研制出能承受1200～1300 ℃、使用寿命达2000h 的陶瓷基复合材料发动机部件等[5 ,6 ] 。目前导弹、无人驾驶飞机以及其它短寿命的陶瓷涡轮发动机正处在最后研制阶段,美国空军材料实验室的研究人员认为[7 ] ,1204～1371 ℃发动机用陶瓷基复合材料已__经研制成功。由于提高了燃烧温度,取消或减少了冷却系统,预计发动机热效率可从目前的26 %提高到46 %。英国罗—罗公司认为,未来航空发动机高压压气机叶片和机匣、高压与低压涡轮盘及叶片、燃烧室、加力燃烧室、火焰稳定器及排气喷管等都将采用陶瓷基复合材料。预计在21 世纪初, 陶瓷基复合材料的使用温度可提高到1650 ℃或更高。 3 研究方向与发展趋势 陶瓷虽然具有作为发动机热端结构材料的十分明显的优点,但其本质上的脆性却极大地限制了它的推广应用。为了克服单组分陶瓷材料缺陷敏感性高、韧性低、可靠性差的缺点,材料科学工作者进行了大量的研究以寻找切实可行的增韧方法[8 ,9 ] 。增韧的思路经历了从“消除缺陷”或减少缺陷尺寸、减少缺陷数量,发展到制备能够“容忍缺陷”,即对缺陷不敏感的材料。目前常见的几种增韧方式主要有相变增韧、颗粒(晶片) 弥散增韧、晶须(短切纤维) 复合增韧以及连续纤维增韧补强等。此外还可通过材料结构的改变来达到增韧的目的,如自增韧结构、仿生叠层结构以及梯度功能材料等。由于连续纤

超强、超硬、耐高温结构陶瓷材料结构与性能

超强、超硬、耐高温结构陶瓷材料结构与性能 摘要 结构陶瓷材料具有超强、超硬、耐高温等性能，在许多应用领域有着金属等其它材料不可替代的地。本文通过查阅相关文献，阐述了结构陶瓷材料的结构，综述了结构陶瓷材料的结构及其性能特点,为今后陶瓷的发展提供了可靠的前景。 关键词：结构陶瓷，结构性能 引言：构陶瓷是陶瓷材料的重要分支，它以耐高温、高强度、超硬度、耐磨损、抗腐蚀等机械力学性能为主要特征，可以承受金属材料和高分子材料难以胜任的严酷工作环境，在空间技术领域，制造宇宙飞船需要能承受高温和温度急变、强度高、重量轻且长寿的结构材料和防护材料，在这方面，结构陶瓷占有绝对优势。从第一艘宇宙飞船即开始使用高温与低温的隔热瓦，碳-石英复合烧蚀材料已成功地应用于发射和回收人造地球卫星。未来空间技术的发展将更加依赖于新型结构材料的应用，在这方面结构陶瓷尤其是陶瓷基复合材料和碳/碳复合材料远远优于其他材料。即在冶金、宇航、能源、机械、光学等领域有重要的应用,因此具有超强、超硬、耐高温的结构陶瓷材料成为了人们关注的热点。 2.结构陶瓷的定义及分类 结构陶瓷是指用于各种结构部件，以发挥其机械、热、化学相生物等 功能的高性能陶瓷。 结构陶瓷若按使用领域进行分类可分为：（1）机械陶瓷；（2）热机陶瓷；（3）生物陶瓷；（4）核陶瓷及其它若按化学成分分类可分为：（1）氧化物陶瓷(Al2O3、ZrO2、MgO、CaO、BeO、TiO2、ThO2、UO2)；（2）氮化物陶瓷(Si3N4、赛龙陶瓷、AlN、BN、TiN)；（3）碳化物陶瓷(SiC、B4C、ZrC、TiC、WC、TaC、NbC、Cr3C2)；（4）硼化物陶瓷(ZrB、TiB2、HfB2、LaB2等)；（5）其它结构陶瓷(莫来石陶瓷、MoSi 陶瓷、硫化物陶瓷以及复合陶瓷等)。本文就从化学成分分析氧化物陶瓷、非氧化物陶瓷、复合陶瓷等来分析。 2.1氧化物陶瓷 2.1.1 Al2O3陶瓷 AI2O3陶瓷类型的结构与性能 氧化铝陶瓷是一种以α- AI2O3为主晶的陶瓷材料。氧化铝的含量在75%左右称为“75瓷”，含量在85%左右称作“85瓷”，含量在99%左右称作“99瓷”。含量在99%以上的称作刚玉瓷或纯刚玉瓷。Al2O3主要有三种晶型结构，即α-Al2O3，β-Al2O3，γ- Al2O3。Al2O3晶型转化关系如图1所示。α-Al2O3属三方晶系，2050℃熔化前稳定，β-Al2O3：是一种氧化铝含量高的的铝酸盐矿物，γ-Al2O3：属尖晶石型结构（立方）。后两种在温度高于1600℃时全部转化为α-Al2O3，a-Al2O3

超高温材料的研究进展及应用

超高温材料的研究进展及应用 发表时间：2018-11-08T19:10:34.990Z 来源：《防护工程》2018年第19期作者：郭大为[导读] 随着社会的的发展，经济的进步，我国的交通事业也在快速进步。 烟台同立高科新材料股份有限公司山东烟台 265500 摘要：随着社会的的发展，经济的进步，我国的交通事业也在快速进步。我们国家幅员辽阔，各种自然人文资源广阔，超高温材料的特殊性质为我国的基础设施建设发展做出了极大的贡献。城市以极高的速度发展，城市的基础建设越来越完善，人口数量的急剧增多，给城市的发展带来了很多负面的问题，比如土地紧张，生态恶化，交通拥堵等等。超高温材料的引用就显得非常符合当今的城市建设要求。 文章从超高温材料的研究进展角度作为切入点，对其进行一定的应用研究。 关键词：超高温材料难熔金属金属间化合物陶瓷基复合材料碳 /碳复合材料 引言：经济的发展速度迅猛，前期快速的发展速度带动了城市的发展，在后期，城市发展明显后劲不足，与经济发展相脱节，“城市病”问题不断出现在生活的方方面面。土地资源紧张，人口压力过大，交通拥堵，生态环境受到破坏等一些列问题，都阻碍了城市的发展。为了应对一系列的问题，世界各国都在集中对超高温材料抓紧研究，超高温材料还可以用于航空航天飞行器等军事领域，由此可见，超高温材料的研究与开发工作已成为各国研究材料的首选。 1超高温材料的研究进展 1.1 超高温材料的定义 就我国目前的研究水平而言，并没有对超高温材料给出明确的定位，也就是说，超高温材料只是代表着一种能够极度耐高温的材料而已。就我国目前对于超高温材料的研究进展而言，超高温这一概念并没有明确的温度界限，对于温度的上限没有明确的说明。基于我们目前的研究来看，超音速飞机以及航天飞机等各种类型的航天交通运输器械在飞行作业的过程中，飞行器的表面由于与空气摩擦速度相当之快，会产生极高的温度，一般温度会迅速上升，在 18 0 0一 20 00摄氏度左右。因此，基于飞行器表面极高的气温，为了研究如何保护飞行器的安全正常运行，就要对超高温材料的应用研究开展一定的探讨。 目前，学术界对于超高温材料的分类主要包括难熔金属及其合金、金属间化合物、陶瓷及其复合材料、碳 /碳复合材料这几种类型。通过不同的实验研究，分别对几种材料的类型和特质做出了归纳总结。 1.2 陶瓷基复合材料 就目前的集中超高温材料的分类而言。各种材料中，难熔金属是最早被材料研究领域开始研究并且广泛应用于各种制造业领域的超高温材料。陶瓷基复合材料的核心理念就是最大化节约提高材料的耐高温程度。同时，解决了自然环境污染，陶瓷基复合材料也对这个工业污染提出了一定的解决措施。整个建设材料的过程中，尽可能使用超高温材料，在材料的使用数量上尽可能降低到最小化。由于材料材料对周围自然环境造成的灰尘和噪音污染等，在合理的范围内尽可能降至最低水平。以满足市民的生活需求，保障制造业经济利润的同时为生态环境做出应用的贡献，所设计规划出来的产品更加凸显了可持续发展的生态意义。陶瓷基复合材料，不仅仅是材料技术的代表，更是一种新的技术发展思想。这种新的材料技术应用于多个生产领域中，是基于可持续发展的前提下，为市民的生产生活打造更好的基础。 1.3 金属间化合物 金属间化合物的另一个学术名字是中间相，是合金中除固溶体之外的第二类重要合金相。这是一种介于金属合金和陶瓷之间的一类材料。金属间化和为的脆性相较于陶瓷较低，但是与金属相比其熔点又是很高的。陶瓷基复合材料就是最大程度的利用一切可再生的自然资源、半成品资源以及生态资源。将陶瓷基复合材料与传统的材料设计相结合，将可再生资源的使用达到最高效的程度，尽可能对材料物的陶瓷基复合材料化以及熔点的控制应用做到最好的，做出对材料进行科学规划、材料使用区域内的水资源进行节约设计，对材料材料进行回收再利用等。不同的地域类型相对应的经济发展情况也是有区别的，不同地区的人民对材料的居住需求也不太相同。只有在了解自己城市的实际情况之后才能对城市的陶瓷基复合材料化建设作出合理的技术优化结合。技术人员要从综合角度出发，考虑环境与材料的整体效益。 1.4 陶瓷基复合材料 基于我们长久以来对于陶瓷的特点了解，陶瓷的熔较高、结构密度较低、材料整体的硬度也相对较高等优点。这些优点能够使陶瓷作为超高温材料的基础材料进行研究开发。陶瓷基复合材料建设技术与原有材料设计的优化结合，要能够有效的融合，而不是生搬硬套一些简单的指标敷衍了事。具体的技术要结合自己原有材料物的设计结构进行优化，保证材料物的整体性。对陶瓷基复合材料材料的设计中，要严格按照相关的材料标准进行设计，同时尽可能完善设计的各项标准范围。陶瓷基复合材料材料物的材料与室外材料的设计标准规范了材料的标准；对产品整体要有明确的规定，建造过程要合理节约水资源。这些严格的标准对陶瓷基复合材料理念的落实有了制度的保证，有引导作用。针对不同产品物的居住性能，技术人员基于自身城市的实际运转状况，以可持续发展战略原则为宏观宗旨，维护现有的生态环境，节约更多的自然资源。陶瓷基复合材料产品技术的各个环节都要结合城市的自然环境状况和基础设施建设情况进行研究，降低材料的生产总成本，减少自然资源的使用量。在建造陶瓷基复合材料产品项目的过程中，积极利用现代科学技术，把先进的科技融入到产品设计的过程中。顺延“科学技术是第一生产力”，利用先进技术，减少不可再生资源的使用，提高可再生资源的利用率。 1.5 碳 /碳复合材料 碳 /碳复合材料是一种以碳为主要主体的材料，这是一种有由碳纤维或其制品 (碳毡或碳布)增强的复合材料所组合而成的。首先，在进行产品的技术优化之前，要做好充足的准备工作，对产品的基础资料有全方位的了解。深度分产品物自身对于自然界的光、电资源以及太阳能资源的利用程度。从而针对性的加大在产品设计中碳 /碳复合材料产品技术的应用力度，确保产品技术与可再生资源之间的良性循环。这种方法就是在产品物的源头削弱了不必要的材料浪费问题，将产品的总成本控制在可接受的范围内。其次，针对碳 /碳复合材料产品的总平面，进行合理设置。找到影响产品物规划设计的因素，明确进行碳 /碳复合材料产品技术融合的切入点。 2超高温材料的应用