2023年全國碩士研究生考試考研英語一試題真題(含答案詳解+作文范文)_第1頁
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文檔簡介

1、與傳統(tǒng)ZrO2、 Al2O3陶瓷基隔熱材料相比,稀土鋯酸鹽陶瓷因其復(fù)雜的晶體結(jié)構(gòu)、高熔點(>2000℃)、高化學(xué)穩(wěn)定性、高熱穩(wěn)定性和低熱導(dǎo)率等特點,在航天飛行器熱防護系統(tǒng)、催化劑和放射性核廢料后處理等領(lǐng)域引起了廣泛的關(guān)注。
  本文針對航天飛行器超高溫?zé)岱雷o系統(tǒng)對隔熱陶瓷隔熱性能與力學(xué)強度的需求,通過稀土摻雜、添加第二相組元等手段來制備出不同結(jié)構(gòu)形態(tài)和性能特點的La2Zr2O7陶瓷,完成La2Zr2O7陶瓷熱導(dǎo)率與力學(xué)強度等關(guān)聯(lián)規(guī)

2、律的研究,從而制備出熱導(dǎo)率更低、力學(xué)強度更高的La2Zr2O7陶瓷。在上述關(guān)聯(lián)規(guī)律研究的基礎(chǔ)上,再利用熱壓燒結(jié)法來制備出工程用大塊La2Zr2O7陶瓷,以滿足熱防護系統(tǒng)對隔熱材料的隔熱承載要求。
  本研究首先對(LaGd) Zr2O7陶瓷Zr晶體學(xué)位置進行Ce元素的替代摻雜,研究了不同摻雜量對(LaGd)(Zr2-mCem)O7陶瓷的晶體結(jié)構(gòu)、熱導(dǎo)率和抗壓強度的影響。結(jié)果表明:隨著Ce摻雜量的增加,(LaGd)(Zr2-mCem

3、)O7陶瓷的晶體結(jié)構(gòu)發(fā)生有序-無序轉(zhuǎn)變,由有序的燒綠石(P相)型結(jié)構(gòu)逐漸轉(zhuǎn)變成無序的螢石(F)型結(jié)構(gòu)。(LaGd)(Zr1.4Ce0.6)O7陶瓷具有最佳的隔熱性能與力學(xué)強度,其熱導(dǎo)率為1.20 W·m-1·K-1、抗壓強度為680MPa,與La2Zr2O7陶瓷相比,其熱導(dǎo)率降低了20%、抗壓強度提高了200%。
  其次,以BaTiO3納米顆粒為第二相添加物,研究了BaTiO3的含量對xBaTiO3/LZO復(fù)相陶瓷結(jié)構(gòu)與性能的影

4、響。研究表明:加入的BaTiO3不與La2Zr2O7陶瓷基體發(fā)生反應(yīng),且適當(dāng)添加量的BaTiO3納米顆粒能夠在復(fù)相陶瓷基體的晶界處形成穩(wěn)定的第二相結(jié)構(gòu)。當(dāng)BaTiO3的體積分數(shù)為15%時,(15vol%) BaTiO3/LZO復(fù)相陶瓷兼顧最低的熱導(dǎo)率和最高的力學(xué)強度,其熱導(dǎo)率1.04 W·m-1·K-1、抗壓強度為480MPa、抗彎強度為150 MPa,與純La2Zr2O7陶瓷相比,其熱導(dǎo)率降幅達30%、抗壓強度提高了110%、抗彎強度

5、提高了100%。
  此外,以SiC納米顆粒為第二相添加物,研究了SiC的含量對ySiC/LZO復(fù)相陶瓷的結(jié)構(gòu)與性能的影響。研究表明:加入的SiC納米顆粒能夠在復(fù)相陶瓷的晶界處形成穩(wěn)定的第二相,但是部分SiC會發(fā)生氧化,形成一種特殊的氧基磷灰石相,而當(dāng)SiC的體積分數(shù)超過15%時,復(fù)相陶瓷會發(fā)生熔融。當(dāng)SiC的體積分數(shù)為10%時,(10 vol%) SiC/LZO復(fù)相陶瓷兼顧最低的熱導(dǎo)率和最高的力學(xué)強度,其熱導(dǎo)率為0.85 W·m

6、-1·K-1、抗壓強度為360MPa、抗彎強度達170MPa,與純La2Zr2O7陶瓷相比,其熱導(dǎo)率降幅達40%、其抗壓強度提高了60%、抗彎強度提高了130%。
  最后,利用熱壓燒結(jié)法來制備工程用大塊La2Zr2O7陶瓷,通過調(diào)控升降溫速率、燒結(jié)溫度、燒結(jié)時間和升降壓速率等工藝參數(shù),解決了大塊陶瓷材料開裂難題。
  結(jié)果表明:熱壓燒結(jié)法制備的鋯酸鑭陶瓷具有更高的致密度和抗壓強度,其致密度為98%、抗壓強度為700 MPa

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