高性能结构陶瓷与复合材料1(董绍明)
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高性能新型陶瓷材料的制备与研究摘要:高性能陶瓷材料的使用温度一般为1400~1500℃,超高温的材料能够达到1800℃以上,主要包含过渡金属的硼化物、碳化物以及石墨、氮化硼等。
高温陶瓷材料主要的优势是熔点较高,具备超高温耐腐蚀性及超高温稳定性,在国防、航天以及容器保护中应用广泛。
目前加强了对Si—B—C—N超高温陶瓷材料的研究,主要应用于超高温涂层材料,制备工艺主要是有机前驱体法,但是因为对超高温稳定机理的理解还需要进一步的加深和研究,其操作严格、成本较高。
因此,加强对新的制备工艺技术的研究,深入探讨超高温稳定化机理将成为未来研究的重要方向和内容。
基于此,对高性能新型陶瓷材料的制备与研究进行研究,以供参考。
关键词:高性能新型陶瓷材料;制备工艺引言从1962年R.L.Coble首先研究并成功生产了高性能的氧化铝复合陶瓷开始,就为复合陶瓷技术开拓了崭新的应用领域。
该类材料不但具备较高的性能,而且耐腐蚀,可在高温高压下正常工作,还拥有其他金属材料所无可比拟的特性,如硬度较高、介电性能优异、低电导率、高温导性好等,从而逐步在照明科技、光学、特种仪表制作、无线电子科技和高温科技等领域得到越来越深入的运用。
1高性能陶瓷材料应用前景陶瓷材料是新材料中的重要分支,在能源、机械、冶金、汽车以及石油化工等各个行业发挥着重要作用,成为工业技术发展中不可或缺的关键材料。
随着社会经济市场的快速发展和国民经济水平的不断提升,工业企业的技术水平也在不断发展和提升,各个行业都迫切的需要大量的高性能陶瓷材料,因此市场前景较为广阔。
陶瓷材料一般情况下分为结构陶瓷、功能陶瓷,有的还分为陶瓷涂层以及陶瓷复合材料等。
目前使用较为广泛的主要是以结构陶瓷和功能陶瓷为主,其中结构陶瓷的优势是耐磨性较强、强度较高,在热机部件、耐磨部件等领域中具有较为广泛的应用。
陶瓷材料在多个领域中都得到了广泛应用,尤其是在高新技术领域,陶瓷材料在其中发挥着非常关键的作用。
材料科学与工程学院硕士研究生招生研究方向简介专业:080500材料科学与工程01光电薄膜及器件本方向主要研究薄膜材料结构与光电性能关系以及其表面/界面的物理与化学性质,优化与发展先进光电薄膜材料及其器件的制备方法、测量原理与应用技术。
主要研究方向有:(1)先进太阳能薄膜制备及器件技术;(2)新型氧化物半导体光电薄膜的掺杂改性及原型器件探索;(3)场发射纳米多层半导体薄膜制备及器件技术;(4)钙钛矿锰氧化物及半金属磁隧道结制备及器件开发;本研究方向曾主持完成国家973、863及国家自然科学基金等多项国家重点科技项目,获北京市科技进步奖3项,发表SCI收录论文100余篇,国家发明授权10余项。
目前在研国家自然科学基金、北京市科技新星科技等多个项目。
从事该研究方向的导师:严辉、张铭、王如志、王波02纳电子与磁电子学本方向主要研究纳米体系及低维材料的在热、电、磁等外场调制下的结构、电子与电荷的相互关联效应及新型纳电子器件制备技术探索。
主要研究方向有:(1)磁电调控作用下低维体系(量子点、量子线及二维电子气)量子输运问题研究;(2)基于纳米体系的第一原理、分子动力学及蒙特卡罗法的结构设计及性能模拟;(3)纳米场发射显示器件的冷阴极结构设计、制备及相关基础研究;(4)碳系(CNT及graphene)纳电子器件化技术基础研究;基于本研究方向,在国际重要学术刊物Phys. Rev. B, Appl. Phys. Lett.等发表论文多篇,申请国家发明多项,目前在研国家自然科学基金、北京市科技新星科技等多个项目。
从事该研究方向的导师:王如志、张铭、严辉03纳微仿生表面仿照动植物表面的特殊微观结构,利用低温等离子体相关技术制备纳米和微米多尺度的仿生复合结构,研究材料表面微观结构与表面功能特性间的本质联系,开发具有特殊润湿性能以及其它功能特性的表面材料,探索相关表面材料在自清洁、微流芯片以及舰船减阻等领域的实用途径。
浙江大学博士学位论文层状电介质复合结构姓名:李雷申请学位级别:博士专业:材料学指导教师:陈湘明20060301 浙江大学博士学位论文摘要近年来,层状电介质复合结构因其在介电、铁电、压电、热释电等方面独特而有用的性质吸引了人们越来越多的关注。
本论文研究了该领域的两个重要课题:层状电介质复合结构的微波介电特性及铁电特性。
首先,研究了共烧的MgTi03.CaTi03和MgTi03一SrTi03层状复合陶瓷在高频(1MHz).fI〕微波频率下的介电特性。
层状复合陶瓷在1MHz下的等效介电常数和介电常数温度系数符合串联模型,且两者仅取决于终端材料的体积百分含量,与叠层方式无关。
而层状复合陶瓷在微波频率、TEoll谐振模式下的等效介电常数却偏离串联模型很远,且除了终端材料的体积百分含量,叠层方式对其也有显著影响。
将分别烧结的MgTi03和CaTi03陶瓷直接叠在一起,可构成“叠层介质谐振器”。
研究发现,除了CaTi03的体积百分含量外,叠层方式和谐振模式对叠层介质谐振器的微波介电特性也有着显著的影响。
有限单元分析能够精确预测叠层介质谐振器的微波介电特性,并揭示叠层方式和谐振模式的影响是由于电场分布的差异。
这也是层状复合陶瓷在高频下和在微波频率、TE01l模式下介电行为不同的原因。
为了得到近零的谐振频率温度系数,研究了TEo。
6模式下的Ca(Mgl/3Nb-2,3)03一Ba(Znlc3Nbz,3)03叠层介质谐振器。
对每种叠层方式,均可通过调节Ba(Znl/3Nb2,3)03的体积百分含量同时得到高介电常数、高Qf值和近零的谐振频率温度系数。
谐振频率温度系数近零时,Ba(Znl,3Nb2,3)03的体积百分含量取决于叠层方式,而不同叠层方式对应的等效介电常数和0f值却很接近。
考虑到实际应用,研究了用绝缘胶粘接的Ca(Mgl,3Nb2/3)03.Ba(ZnI,3Nb2,3)03叠层介质谐振器。
绝缘胶对谐振频率、等效介电常数及谐振频率温度系数的影响很小,由其引起的Qf值的降低也在可接受的范围内。
高性能陶瓷基复合材料的研究与开发1. 引言在现代科技的推动下,高性能材料的需求日益增加。
陶瓷材料因其优异的性能特点和广泛的应用领域受到了广泛关注。
然而,传统的陶瓷材料在强度、韧性和耐磨性等方面存在一定的局限性。
为了克服这些问题,高性能陶瓷基复合材料应运而生。
2. 高性能陶瓷基复合材料的定义和分类高性能陶瓷基复合材料指的是将陶瓷基体与其他材料(如金属、高聚物等)进行复合形成的材料。
根据复合方式的不同,可以将其分为层状复合材料、颗粒增强复合材料和纤维增强复合材料等几个类别。
这些复合材料能够充分发挥各自材料的优点,同时弥补各自的缺陷,从而取得了出色的性能。
3. 高性能陶瓷基复合材料的研究与开发现状目前,高性能陶瓷基复合材料的研究与开发取得了一系列重要突破。
以颗粒增强复合材料为例,研究人员通过控制颗粒尺寸和分布、优化界面结合等方法,成功提高了复合材料的强度和韧性。
此外,纤维增强复合材料在航空航天、汽车等领域的应用也取得了不俗的成绩。
不仅如此,还有研究者通过引入碳纳米管、高分子单体等新材料,进一步提升了复合材料的性能。
4. 高性能陶瓷基复合材料的应用前景由于高性能陶瓷基复合材料具有高强度、高硬度、耐高温、耐磨损等诸多优点,其应用前景广阔。
在航空航天领域,可以应用于飞机发动机、导弹外壳等高强度、高温环境下的部件。
在汽车制造行业,可以用于制造车身、引擎零部件等,提高汽车的安全性和燃油效率。
同时,高性能陶瓷基复合材料还广泛应用于新能源、生物医学、电子器件等领域。
5. 高性能陶瓷基复合材料的挑战与改进尽管高性能陶瓷基复合材料在性能和应用领域上取得了重要进展,但仍面临一些挑战。
首先,复合材料的制备过程较为复杂,需要控制好各种工艺参数才能得到理想的材料。
其次,复合材料的界面结合也是一个关键问题,界面的结合强度会影响整个材料的性能。
因此,进一步提高复合材料的制备工艺和界面结合技术是未来的重点研究方向。
6. 结论高性能陶瓷基复合材料是材料科学领域的研究热点,也是未来材料发展的重要方向之一。
高性能陶瓷材料的制备与表征研究一、引言高性能陶瓷材料具有许多优越的性质,如高硬度、高耐磨性、高热稳定性等,因此在多个领域都有广泛应用。
为了实现高性能陶瓷材料的制备与表征,科研人员不断进行研究并取得了许多重要的突破。
二、制备方法高性能陶瓷材料的制备方法有多种,例如烧结法、溶胶凝胶法、化学气相沉积法等。
其中,烧结法是目前最常用的制备方法之一。
烧结法通过将陶瓷粉末在高温下加热,使其颗粒之间发生结合,从而形成致密的材料。
溶胶凝胶法则通过将溶解在溶液中的金属离子或金属有机配合物通过溶胶凝胶的方式,制备成凝胶体,并经过干燥和热处理,最终得到陶瓷材料。
化学气相沉积法则是利用气相反应生成所需陶瓷材料,通过控制反应条件,可以制备出高纯度的陶瓷材料。
三、表征方法高性能陶瓷材料的表征方法主要包括结构表征和性能表征。
其中,结构表征可以通过X射线衍射、扫描电子显微镜和透射电子显微镜等手段来实现。
X射线衍射可以确定材料的晶体结构和晶格参数,扫描电子显微镜可以观察材料的表面形貌和粒径分布,透射电子显微镜则可以揭示材料的内部结构和缺陷。
性能表征则可以通过硬度测试、摩擦磨损实验、热震实验等方法来确定。
四、材料改性为了提高陶瓷材料的性能,科研人员不断进行材料改性的研究。
目前常见的改性方法包括添加掺杂元素、表面修饰和复合改性等。
添加掺杂元素可以改变陶瓷材料的晶体结构和物理性质,从而提高其性能。
表面修饰则可以改善陶瓷材料的表面性质,例如增强其耐磨性和耐腐蚀性。
复合改性则是将不同性质的材料复合在一起,以实现性能的综合优势。
五、应用领域高性能陶瓷材料在多个领域有广泛的应用,其中最为重要的应用领域之一是电子器件领域。
例如,氧化锆陶瓷被广泛应用于高温传感器和热电转换器件中,由于其良好的热稳定性和电绝缘性能。
此外,高性能陶瓷材料还可以应用于航天器件、化学催化剂和先进制造业等领域。
六、挑战和展望尽管高性能陶瓷材料取得了许多重要的突破,但仍然面临着许多挑战。
《材料工程基础课程设计》课程简介课程编号:02024804课程名称:材料工程基础课程设计/Course Design for Fundamentals of Materials Engineering学分:2学时:2周(实验:0 上机:0 课外实践:0 )适用专业:无机非金属材料工程建议修读学期:第5学期先修课程:材料工程基础考核方式与成绩评定标准:根据平时表现、设计说明书和所绘图纸的质量综合评定成绩教材与主要参考书目:[1]严生,常捷,程麟.新型干法水泥厂工艺设计手册[M].北京:中国建材工业出版社,2007.[2]白礼懋.水泥厂工艺设计实用手册[M].北京:中国建筑工业大学出版社,1997.[3]胡道和.水泥工业热工设备[M].武汉:武汉工业大学出版社,1992.[4]曾令可,李萍,刘艳春.陶瓷窑炉实用技术[M].北京:中国建材工业出版社,2010.[5]宋帝.现代陶瓷窑炉[M].武汉:武汉工业大学出版社,1996.内容概述:本课程是无机非金属材料工程专业本科生的一门专业必修课,属于实践性教学环节。
通过该课程的水泥或陶瓷热工设备或工艺的设计计算以及图纸绘制,使学生加深对《材料工程基础》课程理论知识的理解,了解和初步掌握陶瓷热工窑炉结构设计或水泥热工设备工艺设计的方法、内容和步骤,培养学生运用技术资料和工具书进行设计计算、图纸绘制和编写说明书的能力;通过该课程设计还能培养学生如何将理论与实践结合,提高分析和解决实际工程技术问题的能力。
Course Design for Fundamentals of Materials Engineering is a required practice course for the specialty of inorganic nonmetallic materials. The students can deepen the theory knowledge of the course of Fundamentals of Materials Engineering based on the design calculation and drawing plot of cement or ceramics hot working equipment or technology. Moreover, though this course, the students can know the design method, content and procedure of ceramics furnace structure or cement hot working system, and the ability of using the technical information and reference books to design/calculate, plot drawing and write the design calculation manual can be trained. In addition, this course can enhance the ability of the students to combine the theory and practice, and to analyze/solve the practical engineering and technology problems.《材料工程基础课程设计》教学大纲课程编号:02024804课程名称:材料工程基础课程设计/Course Design for Fundamentals of Materials Engineering学分:2学时:2周(实验:0 上机:0 课外实践:0 )适用专业:无机非金属材料工程建议修读学期:第5学期先修课程:材料工程基础一、课程性质、目的与任务【课程性质】本课程是无机非金属材料工程专业本科生的一门专业必修课,属于实践性教学环节。
浅析极端环境下服役陶瓷基复合材料的构建董绍明;周海军;胡建宝;阚艳梅【期刊名称】《中国材料进展》【年(卷),期】2015(000)010【摘要】连续纤维增强陶瓷基复合材料由纤维、陶瓷基体和界面三元素构成.由于其具有密度低、耐高温、抗腐蚀、抗辐照、强度高等特点,且在断裂过程中表现为非脆性断裂特征,因此成为一类重要的结构材料,在一些极端服役环境中体现出不可替代的发展趋势,备受世界各国关注.近20多年来,欧美、日本等发达国家一直将陶瓷基复合材料的研发作为重点研究方向,并投入巨资进行研究.针对新一代高推重比航空发动机热端结构、高超声速飞行器热防护结构以及新一代核能系统结构部件对适用于极端服役环境陶瓷基复合材料的需求,结合目前的研究现状,从组成、结构设计和制备的角度浅析适用于不同服役要求的陶瓷基复合材料的构建,为材料在极端环境下的性能优化提供借鉴.【总页数】10页(P741-750)【作者】董绍明;周海军;胡建宝;阚艳梅【作者单位】中国科学院上海硅酸盐研究所高性能陶瓷和超微结构国家重点实验室结构陶瓷与复合材料研究中心,上海200050;中国科学院上海硅酸盐研究所高性能陶瓷和超微结构国家重点实验室结构陶瓷与复合材料研究中心,上海200050;中国科学院上海硅酸盐研究所高性能陶瓷和超微结构国家重点实验室结构陶瓷与复合材料研究中心,上海200050;中国科学院上海硅酸盐研究所高性能陶瓷和超微结构国家重点实验室结构陶瓷与复合材料研究中心,上海200050【正文语种】中文【中图分类】TB33【相关文献】1.极端服役环境下的风电机组塔架结构参数优化研究 [J], 戴巨川;刘旋;杨书仪;文泽军;沈祥兵2.陶瓷基复合材料及其环境障涂层发展现状研究 [J], 江舟;倪建洋;张小锋;何兵;王超;董琳;邓春明;邓畅光;刘敏3.陶瓷基复合材料表面环境障涂层材料研究进展 [J], 赵春玲;杨博;李阔;李广荣;赵宇;邸士雄;李璞;杨冠军4.陶瓷基复合材料环境障涂层研究进展 [J], 郑伟;张佳平;杨翠波5.陶瓷基复合材料环境障涂层研究进展 [J], 郑伟;张佳平;杨翠波因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
碳化硅纳米线增强多孔碳化硅陶瓷基复合材料的制备(英文)阮景;杨金山;闫静怡;游潇;王萌萌;胡建宝;张翔宇;丁玉生;董绍明【期刊名称】《无机材料学报》【年(卷),期】2022(37)4【摘要】构建多孔碳化硅纳米线(SiCNWs)网络并控制化学气相渗透(CVI)过程,可设计并获得轻质、高强度和低导热率SiC复合材料。
首先将SiCNWs和聚乙烯醇(PVA)混合,制备具有最佳体积分数(15.6%)和均匀孔隙结构的SiCNWs网络;通过控制CVI参数获得具有小而均匀孔隙结构的SiCNWs增强多孔SiC(SiCNWs/SiC)陶瓷基复合材料。
SiC基体形貌受沉积参数(如温度和反应气体浓度)的影响,从球状颗粒向六棱锥颗粒形状转变。
SiCNWs/SiC陶瓷基复合材料的孔隙率为38.9%时,强度达到(194.3±21.3) MPa,导热系数为(1.9±0.1) W/(m·K),显示出增韧效果,并具有低导热系数。
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上海硅酸盐所赴山东工业陶瓷研究设计院开展技术交流
佚名
【期刊名称】《硅酸盐通报》
【年(卷),期】2013(32)11
【摘要】2013年10月26~27日,中国科学院上海硅酸盐研究所副所长宋力所带队赴山东工业陶瓷研究设计院有限公司进行技术交流。
上海硅酸盐所所长助理王东、科技二处处长闫继娜、质量处处长王喜晴、结构陶瓷中心主任董绍明、副主任刘学建、中科院无机功能材料与器件重点实验室主任董显林、中科院能量转换材料重点实验室主任温兆银等9人参加了技术交流活动。
【总页数】1页(P2384-2384)
【关键词】技术交流活动;上海硅酸盐所;工业陶瓷;设计院;中国科学院上海硅酸盐研究所;山东;实验室主任;无机功能材料
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3.山东工业陶瓷研究设计院有限公司新材料事业部 [J],
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