TiN_x基、ZrN_x基和HfN_x基纳米复合陶瓷的合成与性能研究

论文摘要

本论文对TiNx基、ZrNx基和HfNx基纳米复合陶瓷材料的形成规律、制备工艺、微观结构、力学、热学和电学性能进行了系统研究与分析。以过渡金属（Ti,Zr,Hf）原粉和六方氮化硼（h-BN）粉为原料,通过机械合金化方法制备出纳米晶TiNx、ZrNx和HfNx粉末。研究了纳米晶TiNx与ZrNx和HfNx的不同形成机制。结合机械球磨和高温高压合成技术,原位固态反应制备出致密的TiN-TiB2、ZrN-ZrB2和HfN-HfB2等几种纳米复合陶瓷材料。研究结果表明,本研究合成的几种纳米复合材料的硬度、热膨胀系数、高温导电性等物理性能与单一相的常规粗晶材料相比明显不同,这是由于纳米材料的特性所引起。对纳米复合陶瓷的高压合成机制、材料微观结构对其力学、热学、电学和光学等性能的影响规律进行了深入研究。

论文目录

• 提要
• 第一章 绪论
• 1.1 纳米材料研究概述
• 1.2 复合材料的研究概述
• 1.3 陶瓷材料的微观结构
• 1.3.1 晶粒
• 1.3.2 晶界
• 1.3.3 玻璃相
• 1.3.4 气孔
• 1.4 纳米陶瓷材料的特点及其制备方法
• 1.4.1 纳米陶瓷材料的性能
• 1.4.2 纳米复合陶瓷材料的制备
• 1.5 高压技术在合成纳米复合材料中的应用
• 1.5.1 高压极端条件的作用
• 1.5.2 高压对合成纳米材料的影响
• 1.6 本论文选题的意义和研究内容
• x基纳米复合陶瓷'>1.6.1 TiN_x基纳米复合陶瓷
• x基纳米复合陶瓷'>1.6.2 ZrN_x基纳米复合陶瓷
• x 纳米复合陶瓷'>1.6.3 HfN_x纳米复合陶瓷
• 第二章 实验技术原理和表征手段
• 2.1 机械球磨
• 2.2 机械球磨过程中的影响因素
• 2.3 高温高压技术
• 2.3.1 高压压机实验装置
• 2.3.2 高温高压合成腔内压力和温度的标定
• 2.3.3 高压实验方法简介
• 2.4 结构表征和性能测试手段
• x基纳米复合陶瓷的合成及性能研究'>第三章 TiN_x基纳米复合陶瓷的合成及性能研究
• 3.1 引言
• 3.2 实验方法
• 3.3 机械合金化制备TiN及其纳米复合材料
• 1BN₄ 机械球磨中的固态反应'>3.3.1 TiH₁BN₄机械球磨中的固态反应
• 1BN₄和Ti₃BN₂ 球磨中的固态反应'>3.3.2 Ti₁BN₄和Ti₃BN₂球磨中的固态反应
• 3.3.3 球磨样品恒温热处理
• 3.4 高压合成TiN基复合陶瓷
• 3.4.1 实验方法
• 3.4.2 TiN基纳米复合材料的高压合成
• 3.4.3 合成温度对TiN基纳米复合材料结构的影响
• 2-TiN复合电子陶瓷'>3.5 高压合成纳米TiB₂-TiN复合电子陶瓷
• 3.5.1 实验方法
• 3.5.2 前驱体粉末的热分析
• 3.5.3 压力、温度以及保温时间对合成复合材料的影响
• 2-TiN电子陶瓷性能表征'>3.6 TiB₂-TiN电子陶瓷性能表征
• 2 复合材料的致密度和硬度'>3.6.1 TiN-TiB₂复合材料的致密度和硬度
• 2 复合陶瓷材料的热性能'>3.6.2 TiN-TiB₂复合陶瓷材料的热性能
• 2 复合材料的高温导电性能'>3.6.3 TiN-TiB₂复合材料的高温导电性能
• 3.7 本章小结
• x基纳米复合陶瓷的合成及性能'>第四章 ZrN_x基纳米复合陶瓷的合成及性能
• 4.1 引言
• x'>4.2 机械合金化制备纳米晶γ-ZrN_x
• 4.2.1 实验方法
• x纳米晶的形成机制'>4.2.2 γ-ZrN_x纳米晶的形成机制
• 2-ZrN纳米复合陶瓷的合成'>4.3 ZrO₂-ZrN纳米复合陶瓷的合成
• 4.3.1 实验方法
• 2-ZrN复合材料的合成'>4.3.2 ZrO₂-ZrN复合材料的合成
• 2-ZrN复合材料的Raman光谱'>4.3.3 ZrO₂-ZrN复合材料的Raman光谱
• 2-ZrN先进陶瓷的合成与性能'>4.4 ZrB₂-ZrN先进陶瓷的合成与性能
• 4.4.1 前驱体材料的制备
• 2-ZrN纳米复合陶瓷的微观结构'>4.4.2 ZrB₂-ZrN纳米复合陶瓷的微观结构
• 2-ZrN_x复合陶瓷的性能'>4.4.3 ZrB₂-ZrN_x复合陶瓷的性能
• 4.5 本章小结
• x基纳米复合陶瓷的合成及性能'>第五章 HfN_x基纳米复合陶瓷的合成及性能
• 5.1 引言
• x'>5.2 机械合金化制备纳米晶立方HfN_x
• 5.2.1 实验方法
• x的形成机制'>5.2.2 纳米晶HfN_x的形成机制
• 2 纳米复合材料'>5.3 高压合成HfN-HfB₂纳米复合材料
• 5.3.1 实验方法
• 2-HfN复合材料的合成'>5.3.2 HfB₂-HfN复合材料的合成
• 2 纳米复合导电陶瓷的性能'>5.4 HfN-HfB₂纳米复合导电陶瓷的性能
• 5.4.1 复合材料的显微硬度
• 5.4.2 复合陶瓷的高温导电性能
• 5.5 本章小结
• 第六章 结论与展望
• 参考文献
• 攻读博士期间发表论文
• 致谢
• 摘要（中文）
• 摘要（英文）