铪铝碳陶瓷及复合材料的制备、微观结构与性能表征
文献类型：学位论文
| 作者 | 粘洪强 |
| 学位类别 | 博士 |
| 答辩日期 | 2012 |
| 授予单位 | 中国科学院金属研究所 |
| 授予地点 | 北京 |
| 导师 | 包亦望 ; 周延春 |
| 关键词 | 超高温陶瓷 原位合成 力学性能 高温刚性 Ultrahigh termperature ceramic In situ synthesis Mechanical properties High temperature stiffness |
| 学位专业 | 材料学 |
| 中文摘要 | "在Hf-Al-C体系中，我们发现了一种新的三元陶瓷HfAl4C4。采用X射线和高分辨透射电镜分析技术确定了HfAl4C4的晶体结构，并获得了相应的晶格参数及原子位置。以Hf粉、Al粉和C粉为原料在1900oC，用原位反应热压法合成了含有HfAl4C4和Hf2Al4C5的复合材料，并对其微观结构和力学性能进行了研究。Hf-Al-C陶瓷模量低于二元陶瓷HfC，但是它的韧性和强度远远优于HfC。此外，高温模量测试结果表明三元陶瓷具有更优异的高温刚性，在1400oC仍能保持其室温刚性的81%，在1550oC能保持室温刚性的79%，因此是潜在的优良高温结构材料。 采用高分辨透射电镜和Z衬度高分辨像技术对Hf-Al-C陶瓷原子尺度的微观结构进行了系统研究。HfAl4C4具有较小的晶粒尺寸和各向异性的晶粒形貌。晶粒内部存在大量的堆垛层错，并有Hf-Al-C陶瓷的多种共生现象。此外，我们首次在三元层状陶瓷中直接观测到了反相畴。高分辨像显示晶粒的晶界没有非晶相的存在。 以Hf粉、Al粉和C粉为原料，用原位反应热压法合成了Hf2Al4C5与石墨的复合材料。复合材料由细的长条状Hf2Al4C5和细条及板状石墨晶粒组成。石墨晶粒随着含量的增高趋于团聚，多呈板块状。相比于基体材料，复合材料具有相对低的硬度、强度和模量；但是断裂韧性却得到改善。微观结构分析表明，石墨颗粒起到了扭折和偏转裂纹耗散应力的作用。复合材料具有很好的高温性能，如含有20 vol.%石墨的复合材料在1550oC能保持其室温刚性的93.7%，是优异的高温结构材料。复合材料比单相Hf2[Al(Si)4]C5陶瓷具有更高的比热和热导率。第二相石墨的加入，有利于耗散热应力，从而改善材料抵抗冲击和断裂的能力，因此复合材料具有比基体更好的抗热震性能。 以Hf粉、铝粉、Si粉和C粉为原料，用原位反应热压法合成了Hf2Al4C5-SiC的复合材料。复合材料由细的长条状Hf2Al4C5和SiC晶粒组成。SiC的加入抑制了Hf2Al4C5的生长。复合材料中Hf2Al4C5晶粒要比单相Hf2Al4C5陶瓷晶粒细小的多。裂纹在扩展过程中，发生了偏转和桥接，使得断裂过程中耗散了更多的能量。因此，复合材料具有比单相Hf2[Al(Si)4]C5陶瓷更高的硬度，强度和韧性。Hf2Al4C5-30 vol.% SiC复合材料在1550oC能保持较高的刚性，约为其室温刚性的81.2%，是理想的高温结构材料" |
| 公开日期 | 2013-04-12 |
| 源URL | [http://210.72.142.130/handle/321006/64428]  |
| 专题 | 金属研究所_中国科学院金属研究所 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 粘洪强. 铪铝碳陶瓷及复合材料的制备、微观结构与性能表征[D]. 北京. 中国科学院金属研究所. 2012. |
入库方式： OAI收割
来源：金属研究所
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