注浆法制备氧化锆/不锈钢梯度功能材料的可行性研究

论文题目: 注浆法制备氧化锆/不锈钢梯度功能材料的可行性研究

论文类型: 硕士论文

论文专业: 材料学

作者: 张欣欣

导师: 刘家臣

关键词: 梯度功能材料,注浆成型,氧化锆,不锈钢

文献来源: 天津大学

发表年度: 2005

论文摘要: 在较已有梯度功能材料制备方法的基础上,本文探索采用注浆成型法制备具有多个梯度层结构的氧化锆/不锈钢304梯度功能材料,以满足高温燃烧器等特殊需要。实验主要从工艺技术方面着手,研究了氧化锆与不锈钢浆料的悬浮、球磨时间、烧成气氛、烧成温度等几个关键工艺条件。还研究了不同烧结工艺参数对烧结试样的收缩率、界面形貌和断口形貌的影响。针对较合适的烧结工艺,进一步研究了烧结样品的物理性能,包括烧结体的相对密度、热膨胀系数、显微硬度等随成分的变化规律。采用注浆成型法制备的氧化锆/不锈钢梯度材料,梯度界面组织结合良好,成分沿厚度方向连续、梯度分布,层间结合良好。即使在烧结冷却过程中出现破坏,也没有出现层间开裂现象,证明层间结合强度较高,不是最薄弱部位。氧化锆/不锈钢梯度材料可分为陶瓷基复合材料、两相贯穿的显微结构和金属基复合材料结构三种类型,它们之间过渡的临界值分别为50vol%不锈钢和60vol%不锈钢。在设计各层成分及相邻层间的成分匹配时,不能仅以成分差值的大小为依据,同时还应考虑组织与性能特征。研究结果表明热应力缓和型氧化锆/不锈钢多层梯度材料采用注浆成型法制备是可行的。

论文目录:

中文摘要

ABSTRACT

第一章 前言

第二章 文献综述

2.1 梯度功能材料概述

2.1.1 概念的提出

2.1.2 FGM的特点

2.1.3 FGM原理的设计

2.1.4 FGM体系选择

2.1.5 FGM材料设计

2.1.6 FGM的制备方法

2.1.7 FGM特性评价

2.2 FGM研究现状

2.2.1 电镀和电泳法

2.2.2 电铸法

2.2.3 化学镀法

2.3 FGM的应用领域

2.3.1 航空航天方面的应用

2.3.2 核聚变反应堆方面的应用

2.3.3 电磁学方面的应用

2.3.4 医学和生物功能方面的应用

2.3.5 光学方面的应用

2.3.6 化学方面的应用

2.4 FGM的研究趋势与展望

2.5 问题的提出

第三章 实验方案设计与实验方法

3.1 体系的选择

3.2 实验原料

3.3 实验仪器

3.4 实验中需要解决的问题

3.5 实验方案

3.6 实验工艺流程

3.7 实验过程

3.7.1 SUS304 与ZrO_22浆料的悬浮

3.7.2 水悬浮液的调节

3.7.3 球磨时间与粉体粒径的关系

3.7.4 烧成过程的控制

3.8 性能测试

3.8.1 物理参数测定

3.8.2 测试分析

第四章 氧化锆／不锈刚梯度功能材料与结构

4.1 梯度材料坯体的制备

4.1.1 浆料制备

4.1.2 注浆顺序的选择

4.1.3 吃浆速度、厚度与组成的关系

4.2 烧成工艺的控制

4.2.1 烧结收缩率的控制

4.2.2 烧成温度的确定

4.2.3 烧成工艺制度的确定

4.2.4 烧成气氛的控制

4.3 梯度材料的显微结构

4.3.1 组成梯度对界面形貌的影响

4.3.2 扫描电镜下的梯度断口形貌

4.3.3 扫描电镜下的梯度层复合材料的基质形貌

4.4 氧化锆与不锈钢复合材料的物理性能

4.4.1 材料组成对密度和相对密度的影响

4.4.2 材料组成对热膨胀系数的影响

4.5 梯度材料硬度分布规律

第五章 结论

进一步研究展望

参考文献

硕士期间发表论文情况

致谢

发布时间: 2007-04-17

参考文献

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