本文主要研究内容
作者冯潇强（2019）在《ZrB2基陶瓷材料的抗氧化及电热传输机制研究》一文中研究指出：发动机尾喷管部位的雷达散射是制约飞行器全向隐身最重要的短板,尾喷管部位由于具有较高的环境温度,需要通过高温隐身实现降低RCS的目的。目前国内外在高温隐身领域的研究都以电性吸波材料为主,但电性吸波材料厚度较厚、吸波效果较差、实现难度较大,短期内难以投入应用,而将超材料设计应用到高温隐身领域则有希望解决上述问题,成为实现高温隐身的一种全新的技术途径。超材料结构中的导电图形层通常采用的金属材料无法承受尾喷管的高温环境,而只有稳定的高温导电材料才是稳定的电磁波吸收或控制源,这是实现高温吸波的最关键因素。ZrB2基超高温陶瓷材料由于具有高熔点、高电导、高热导、较好的抗氧化和抗热震等性能,是常规金属材料的最佳替代材料。ZrB2陶瓷材料在高温环境下暴露于有氧气氛中时仍然不可避免地会发生氧化反应,引起超材料隐身涂层的失效,这同时也是制约ZrB2陶瓷材料在高温领域的其他方面广泛应用的重要缺陷。而掺杂等方法在提高ZrB2陶瓷材料的抗氧化性能的同时不可避免会引起其导电性和导热性的变化,从而对RCS减缩效果产生影响。本文针对超材料高温隐身涂层的设计需求和ZrB2超高温陶瓷材料存在的主要问题,重点开展ZrB2基超高温陶瓷材料的高温氧化行为及机理,ZrB2基等离子喷涂涂层制备工艺及性能和ZrB2基超高温陶瓷材料电热传输性能及机理等方面的研究。进一步提升ZrB2基超高温陶瓷材料的抗氧化性能,应用等离子喷涂技术实现ZrB2基涂层的制备,并实现高温下ZrB2基超高温陶瓷材料电性能可调,为下一代隐身飞行器的全向隐身提供材料技术支撑。本论文主要内容如下:1.通过掺杂法对ZrB2陶瓷材料进行“响应型”保护,使其在处于高温氧化环境时可以做出响应,形成稳定的保护层,从而提升其抗氧化性能。采用放电等离子烧结工艺对ZrB2基超高温陶瓷材料进行SiC和WC共掺杂,显著增强了其抗氧化性能。通过与SiC单掺杂和WC单掺杂的ZrB2超高温陶瓷材料以及无压烧结工艺制备的ZrB2超高温陶瓷材料的氧化行为进行比较分析,得出其最优的抗氧化性能来源于多重抗氧化机制的互补效应,多重抗氧化机制包括:（1）SiC的掺杂会使材料的表面在氧化过程形成一层稳定的玻璃相保护层,起到隔绝氧气的作用;（2）WC的掺杂有助于提升氧化产物ZrO2的致密度,从而增加氧气在ZrO2层中的扩散难度;（3）SiC和WC共掺杂会显著降低ZrB2超高温陶瓷材料的气孔率,减少可供氧分子渗透的内部通道,从而提升其抗氧化性能。通过共掺杂实现多重抗氧化机制互补效应,显著提升ZrB2陶瓷材料的抗氧化性能,是本论文的创新之一。2.通过包覆法对ZrB2陶瓷材料进行“预防型”保护,在其经受高温氧化之前预先包裹一层保护层,从而提升其抗氧化性能。利用正硅酸乙酯的水解-缩聚反应,通过溶胶凝胶法在ZrB2颗粒表面包覆一层SiO2保护层,制备出ZrB2@SiO2包覆式复合粉体。利用通过化学共沉淀法在ZrB2颗粒表面包覆不易挥发流失的氧化物保护层,制备出ZrB2@MexOy（ZrB2@Al2O3、ZrB2@Y2O3和ZrB2@ZrO2）包覆式复合粉体。首次利用原位合成法,在氟化物中原位合成ZrB2颗粒,从而制备出ZrB2@MeFx（ZrB2@YF3、ZrB2@CeF3、ZrB2@SrF2和ZrB2@LaF3）包覆式复合粉体,这是本文的又一创新之处。对不同方法制备的三种包覆式陶瓷复合材料的氧化行为进行研究,其包覆层都对ZrB2陶瓷的抗氧化性能有一定的提升作用,为提高ZrB2陶瓷材料的抗氧化性能提供了一个可行的新方向。3.利用等离子喷涂工艺实现了涂层型ZrB2陶瓷材料的制备,在不锈钢基底上沉积出厚度均匀、附着力高的ZrB2涂层,验证了用于超材料隐身的ZrB2导电图形层在尾喷管部位涂装的可行性。并对其组织结构和抗氧化性能进行研究分析,发现制备的ZrB2等离子喷涂涂层结构疏松、孔隙率大,且抗氧化性能远不如与其材料组份相同的块体状样品的抗氧化性能。揭示了ZrB2等离子喷涂涂层较高的孔隙率是导致其抗氧化性能下降的主要因素。4.为提升抗氧化等性能所做的改性处理会引起ZrB2陶瓷材料微观结构的变化,进而改变其导电性和导热性,利用四探针法和闪光法对具有不同微观结构的ZrB2超高温陶瓷材料进行电阻率和热导率测试,系统研究ZrB2超高温陶瓷材料的电热传输性能与微观结构之间的关系。为提高ZrB2超高温陶瓷材料抗氧化性能所掺杂的SiC对电传输来说属于绝缘相,而对热传导来说属于良导体,因此SiC的掺杂对电导率和热导率有着截然相反的影响作用。ZrB2超高温陶瓷材料作为典型的多晶材料,其内部存在大量的界面,内部界面对于电传输和热传导都起到阻碍作用,因此界面氧化物杂质的增多和界面面积的增大都会对电热传输产生消极影响。通过调整制备工艺可以改变ZrB2超高温陶瓷材料的微观结构,实现对其电热传输性能的人为调控,从而满足不同结构和功能的超材料的设计需求。
Abstract
fa dong ji wei pen guan bu wei de lei da san she shi zhi yao fei hang qi quan xiang yin shen zui chong yao de duan ban ,wei pen guan bu wei you yu ju you jiao gao de huan jing wen du ,xu yao tong guo gao wen yin shen shi xian jiang di RCSde mu de 。mu qian guo nei wai zai gao wen yin shen ling yu de yan jiu dou yi dian xing xi bo cai liao wei zhu ,dan dian xing xi bo cai liao hou du jiao hou 、xi bo xiao guo jiao cha 、shi xian nan du jiao da ,duan ji nei nan yi tou ru ying yong ,er jiang chao cai liao she ji ying yong dao gao wen yin shen ling yu ze you xi wang jie jue shang shu wen ti ,cheng wei shi xian gao wen yin shen de yi chong quan xin de ji shu tu jing 。chao cai liao jie gou zhong de dao dian tu xing ceng tong chang cai yong de jin shu cai liao mo fa cheng shou wei pen guan de gao wen huan jing ,er zhi you wen ding de gao wen dao dian cai liao cai shi wen ding de dian ci bo xi shou huo kong zhi yuan ,zhe shi shi xian gao wen xi bo de zui guan jian yin su 。ZrB2ji chao gao wen tao ci cai liao you yu ju you gao rong dian 、gao dian dao 、gao re dao 、jiao hao de kang yang hua he kang re zhen deng xing neng ,shi chang gui jin shu cai liao de zui jia ti dai cai liao 。ZrB2tao ci cai liao zai gao wen huan jing xia bao lou yu you yang qi fen zhong shi reng ran bu ke bi mian de hui fa sheng yang hua fan ying ,yin qi chao cai liao yin shen tu ceng de shi xiao ,zhe tong shi ye shi zhi yao ZrB2tao ci cai liao zai gao wen ling yu de ji ta fang mian an fan ying yong de chong yao que xian 。er can za deng fang fa zai di gao ZrB2tao ci cai liao de kang yang hua xing neng de tong shi bu ke bi mian hui yin qi ji dao dian xing he dao re xing de bian hua ,cong er dui RCSjian su xiao guo chan sheng ying xiang 。ben wen zhen dui chao cai liao gao wen yin shen tu ceng de she ji xu qiu he ZrB2chao gao wen tao ci cai liao cun zai de zhu yao wen ti ,chong dian kai zhan ZrB2ji chao gao wen tao ci cai liao de gao wen yang hua hang wei ji ji li ,ZrB2ji deng li zi pen tu tu ceng zhi bei gong yi ji xing neng he ZrB2ji chao gao wen tao ci cai liao dian re chuan shu xing neng ji ji li deng fang mian de yan jiu 。jin yi bu di sheng ZrB2ji chao gao wen tao ci cai liao de kang yang hua xing neng ,ying yong deng li zi pen tu ji shu shi xian ZrB2ji tu ceng de zhi bei ,bing shi xian gao wen xia ZrB2ji chao gao wen tao ci cai liao dian xing neng ke diao ,wei xia yi dai yin shen fei hang qi de quan xiang yin shen di gong cai liao ji shu zhi cheng 。ben lun wen zhu yao nei rong ru xia :1.tong guo can za fa dui ZrB2tao ci cai liao jin hang “xiang ying xing ”bao hu ,shi ji zai chu yu gao wen yang hua huan jing shi ke yi zuo chu xiang ying ,xing cheng wen ding de bao hu ceng ,cong er di sheng ji kang yang hua xing neng 。cai yong fang dian deng li zi shao jie gong yi dui ZrB2ji chao gao wen tao ci cai liao jin hang SiChe WCgong can za ,xian zhe zeng jiang le ji kang yang hua xing neng 。tong guo yu SiCchan can za he WCchan can za de ZrB2chao gao wen tao ci cai liao yi ji mo ya shao jie gong yi zhi bei de ZrB2chao gao wen tao ci cai liao de yang hua hang wei jin hang bi jiao fen xi ,de chu ji zui you de kang yang hua xing neng lai yuan yu duo chong kang yang hua ji zhi de hu bu xiao ying ,duo chong kang yang hua ji zhi bao gua :（1）SiCde can za hui shi cai liao de biao mian zai yang hua guo cheng xing cheng yi ceng wen ding de bo li xiang bao hu ceng ,qi dao ge jue yang qi de zuo yong ;（2）WCde can za you zhu yu di sheng yang hua chan wu ZrO2de zhi mi du ,cong er zeng jia yang qi zai ZrO2ceng zhong de kuo san nan du ;（3）SiChe WCgong can za hui xian zhe jiang di ZrB2chao gao wen tao ci cai liao de qi kong lv ,jian shao ke gong yang fen zi shen tou de nei bu tong dao ,cong er di sheng ji kang yang hua xing neng 。tong guo gong can za shi xian duo chong kang yang hua ji zhi hu bu xiao ying ,xian zhe di sheng ZrB2tao ci cai liao de kang yang hua xing neng ,shi ben lun wen de chuang xin zhi yi 。2.tong guo bao fu fa dui ZrB2tao ci cai liao jin hang “yu fang xing ”bao hu ,zai ji jing shou gao wen yang hua zhi qian yu xian bao guo yi ceng bao hu ceng ,cong er di sheng ji kang yang hua xing neng 。li yong zheng gui suan yi zhi de shui jie -su ju fan ying ,tong guo rong jiao ning jiao fa zai ZrB2ke li biao mian bao fu yi ceng SiO2bao hu ceng ,zhi bei chu ZrB2@SiO2bao fu shi fu ge fen ti 。li yong tong guo hua xue gong chen dian fa zai ZrB2ke li biao mian bao fu bu yi hui fa liu shi de yang hua wu bao hu ceng ,zhi bei chu ZrB2@MexOy（ZrB2@Al2O3、ZrB2@Y2O3he ZrB2@ZrO2）bao fu shi fu ge fen ti 。shou ci li yong yuan wei ge cheng fa ,zai fu hua wu zhong yuan wei ge cheng ZrB2ke li ,cong er zhi bei chu ZrB2@MeFx（ZrB2@YF3、ZrB2@CeF3、ZrB2@SrF2he ZrB2@LaF3）bao fu shi fu ge fen ti ,zhe shi ben wen de you yi chuang xin zhi chu 。dui bu tong fang fa zhi bei de san chong bao fu shi tao ci fu ge cai liao de yang hua hang wei jin hang yan jiu ,ji bao fu ceng dou dui ZrB2tao ci de kang yang hua xing neng you yi ding de di sheng zuo yong ,wei di gao ZrB2tao ci cai liao de kang yang hua xing neng di gong le yi ge ke hang de xin fang xiang 。3.li yong deng li zi pen tu gong yi shi xian le tu ceng xing ZrB2tao ci cai liao de zhi bei ,zai bu xiu gang ji de shang chen ji chu hou du jun yun 、fu zhao li gao de ZrB2tu ceng ,yan zheng le yong yu chao cai liao yin shen de ZrB2dao dian tu xing ceng zai wei pen guan bu wei tu zhuang de ke hang xing 。bing dui ji zu zhi jie gou he kang yang hua xing neng jin hang yan jiu fen xi ,fa xian zhi bei de ZrB2deng li zi pen tu tu ceng jie gou shu song 、kong xi lv da ,ju kang yang hua xing neng yuan bu ru yu ji cai liao zu fen xiang tong de kuai ti zhuang yang pin de kang yang hua xing neng 。jie shi le ZrB2deng li zi pen tu tu ceng jiao gao de kong xi lv shi dao zhi ji kang yang hua xing neng xia jiang de zhu yao yin su 。4.wei di sheng kang yang hua deng xing neng suo zuo de gai xing chu li hui yin qi ZrB2tao ci cai liao wei guan jie gou de bian hua ,jin er gai bian ji dao dian xing he dao re xing ,li yong si tan zhen fa he shan guang fa dui ju you bu tong wei guan jie gou de ZrB2chao gao wen tao ci cai liao jin hang dian zu lv he re dao lv ce shi ,ji tong yan jiu ZrB2chao gao wen tao ci cai liao de dian re chuan shu xing neng yu wei guan jie gou zhi jian de guan ji 。wei di gao ZrB2chao gao wen tao ci cai liao kang yang hua xing neng suo can za de SiCdui dian chuan shu lai shui shu yu jue yuan xiang ,er dui re chuan dao lai shui shu yu liang dao ti ,yin ci SiCde can za dui dian dao lv he re dao lv you zhao jie ran xiang fan de ying xiang zuo yong 。ZrB2chao gao wen tao ci cai liao zuo wei dian xing de duo jing cai liao ,ji nei bu cun zai da liang de jie mian ,nei bu jie mian dui yu dian chuan shu he re chuan dao dou qi dao zu ai zuo yong ,yin ci jie mian yang hua wu za zhi de zeng duo he jie mian mian ji de zeng da dou hui dui dian re chuan shu chan sheng xiao ji ying xiang 。tong guo diao zheng zhi bei gong yi ke yi gai bian ZrB2chao gao wen tao ci cai liao de wei guan jie gou ,shi xian dui ji dian re chuan shu xing neng de ren wei diao kong ,cong er man zu bu tong jie gou he gong neng de chao cai liao de she ji xu qiu 。
论文参考文献
论文详细介绍
论文作者分别是来自电子科技大学的冯潇强，发表于刊物电子科技大学2019-07-17论文，是一篇关于基陶瓷材料论文,抗氧化性能论文,电热传输性能论文,等离子喷涂论文,电子科技大学2019-07-17论文的文章。本文可供学术参考使用，各位学者可以免费参考阅读下载，文章观点不代表本站观点，资料来自电子科技大学2019-07-17论文网站，若本站收录的文献无意侵犯了您的著作版权，请联系我们删除。
标签：基陶瓷材料论文; 抗氧化性能论文; 电热传输性能论文; 等离子喷涂论文; 电子科技大学2019-07-17论文;