超高温陶瓷 应用于极端环境的材料PDF电子书下载

第1章 绪论 1

1.1 背景 1

1.2 超高温陶瓷 2

1.3 内容描述 4

参考文献 4

第2章 超高温陶瓷研究历史概述 6

2.1 超高温陶瓷 6

2.2 历史上的研究 8

2.3 NASA初期研究 9

2.4 空军材料实验室资助的研究 10

2.4.1 热力学分析和氧化行为 11

2.4.2 加工、性质、氧化及测试 12

2.4.3 相平衡 21

2.5 总结 24

致谢 25

参考文献 25

第3章 二硼化物基超高温陶瓷的反应过程 29

3.1 引言 29

3.2 合成二硼化物粉体的反应过程 31

3.2.1 元素反应 31

3.2.2 还原过程 32

3.2.3 复合粉体的合成 35

3.3 烧结中的除氧反应过程 36

3.3.1 使用含B／C的化合物还原除氧 37

3.3.2 通过过渡金属碳化物除氧 38

3.4 反应烧结过程 41

3.4.1 过渡金属与含硼化合物的反应烧结 42

3.4.2 过渡金属和硼的反应烧结 46

3.5 总结 49

参考文献 49

第4章 过渡金属二硼化物TMB2（TM＝／r，Hf，Nb，Ta，Y）的化学成键和固有弹性性质的第一性原理研究4.1 引言 53

4.2 计算方法 54

4.3 结果与讨论 55

4.3.1 晶格常数和键长 55

4.3.2 电子结构和成键性质 57

4.3.3 弹性性质 67

4.4 结论 70

致谢 70

参考文献 70

第5章 超高温陶瓷的近净成型技术 73

5.1 前言 73

5.2 了解胶体体系：颗粒间作用力 74

5.3 近净尺寸胶态成型技术 81

5.3.1 采用胶态成型技术成功制备超高温陶瓷 85

5.3.2 实例研究：超高温陶瓷的胶体制备及无压烧结 87

5.4 总结、建议和前进之路 93

致谢 93

参考文献 94

第6章 超高温陶瓷的烧结和致密化机理 99

6.1 引言 99

6.2 MB2中添加金属 101

6.3 MB2中添加氮化物 101

6.4 MB2中添加金属硅化物 103

6.5 MB2中添加碳或碳化物 106

6.6 MB2中添加SiC 107

6.7 添加第三相的MB2-SiC复相材料 111

6.8 烧结助剂对高温稳定性的影响 115

6.9 过渡金属碳化物 117

6.10 结论 120

致谢 121

参考文献 121

第7章 超高温陶瓷基复合材料在超声速飞行环境下的应用 127

7.1 引言 127

7.2 连续纤维增强超高温陶瓷基复合材料的制备 128

7.2.1 前驱体浸渍裂解法 128

7.2.2 化学气相沉积 129

7.2.3 反应熔渗法 130

7.2.4 浆料浸渗裂解法 132

7.2.5 组合制备方法 135

7.2.6 功能梯度超高温陶瓷复合材料 136

7.3 超高温陶瓷涂层 137

7.4 短纤维增强超高温陶瓷基复合材料 138

7.5 混杂基超高温陶瓷复合材料 139

7.6 总结与展望 140

参考文献 141

第8章 二硼化锆基超高温陶瓷的力学性能 148

8.1 引言 148

8.2 室温力学性能 148

8.2.1 ZrB 149

8.2.2 添加SiC的ZrB2 152

8.2.3 添加二硅化物的ZrB2 157

8.2.4 ZrB2-MeSi2-SiC 162

8.3 高温力学性能 163

8.3.1 ZrB2基陶瓷弹性模量 163

8.3.2 强度和断裂韧性 165

8.4 结束语 170

参考文献 171

第9章 ZrB2和HfB2陶瓷的热导率 176

9.1 简介 176

9.2 ZrB2和HfB2陶瓷的导热 176

9.2.1 纯ZrB2陶瓷 176

9.2.2 添加固溶剂的ZrB2 183

9.2.3 纯HfB2陶瓷 184

9.2.4 关于纯ZrB2和HfB2的结论 187

9.3 ZrB2和HfB2复合材料 187

9.3.1 ZrB2复合材料的热导率 187

9.3.2 HfB2复合材料的热导率 197

9.3.3 关于复合材料的结论 202

9.4 电子和声子对热导率的贡献 202

9.4.1 ZrB2和HfB2 203

9.4.2 添加SiC的ZrB2和HfB2复合材料 204

9.4.3 关于ke和kp研究的结论 205

9.5 结论 205

参考文献 206

第10章 超高温陶瓷变形行为及硬度随温度的变化 211

10.1 引言 211

10.2 弹性性质 211

10.3 硬度 217

10.4 硬度和屈服强度 221

10.5 形变机制图 222

10.6 位错滑移的晶格阻力 223

10.7 由其他障碍物控制的位错滑移 226

10.8 蠕变变形 227

10.9 碳化物和硼化物变形的比较 228

10.10 总结 231

参考文献 231

第10章 超高温陶瓷材料在高超声速气流环境中氧化行为的模拟与评价 236

11.1 引言 236

11.2 氧化模型 238

11.3 超高温陶瓷在模拟高超声速飞行条件下的氧化行为 246

11.4 模型预测结果与尖锐前缘实验的对比 249

11.5 超高温陶瓷在其他测试方法中的氧化行为 251

11.5.1 电弧加热氧化测试方法 251

11.5.2 激光测试方法 252

11.5.3 氧乙炔焰测试方法 252

11.6 总结 252

参考文献 253

第12章 钽的碳化物：组织结构与变形特性 257

12.1 钽的碳化物晶体学 257

12.2 钽的碳化物的微观结构 261

12.3 钽的碳化物的力学性质 265

12.3.1 弹性性质 265

12.3.2 TaC的塑性性质 266

12.3.3 韧脆转变 268

12.3.4 蠕变 269

12.3.5 钽的碳化物的硬度 270

12.3.6 强度 271

12.3.7 断裂韧性 272

12.3.8 Ta2C的塑性 272

12.4 总结 273

致谢 273

参考文献 274

第13章 TiB2 279

13.1 引言 279

13.2 相图、晶体结构和化学键 281

13.3 TiB2粉体的合成 282

13.4 过渡族金属硼化物的致密化行为 284

13.4.1 无压烧结 284

13.4.2 热压烧结 288

13.4.3 反应制备 290

13.4.4 放电等离子烧结 291

13.5 TiB2的室温和高温力学性能 294

13.5.1 硬度 294

13.5.2 弹性模量 296

13.5.3 弯曲强度 296

13.5.4 抗热震性能 298

13.6 TiB2的物理性能和抗氧化性能 298

13.6.1 热膨胀系数和热导率 298

13.6.2 物理性能对TiB2抗热震性能的影响 301

13.7 TiB2的抗氧化性能 301

13.8 TiB2的摩擦学性能 304

13.8.1 TiB2基块体陶瓷的摩擦磨损性能 304

13.8.2 TiB2涂层的摩擦性能 308

13.9 TiB2陶瓷的应用 309

13.10 结论 309

参考文献 309

第14章 第四副族的碳化物和氮化物 318

14.1 背景 318

14.2 第四副族碳化物 321

14.3 制备与工艺 322

14.4 力学和物理性能 323

14.5 超高温陶瓷碳化物及氮化物的氧化 324

14.6 超高温陶瓷碳化物的氧化 326

14.7 超高温陶瓷氮化物 330

14.8 制备、扩散和相形成 332

14.9 力学和物理性能 332

14.10 氮化物的氧化 333

14.11 结论与未来研究 337

致谢 339

参考文献 339

第15章 超高温陶瓷和MAX相的核应用 345

15.1 未来的核反应堆 345

15.2 核陶瓷的现状 347

15.3 未来的核陶瓷 350

15.4 非氧化物核燃料 352

15.4.1 复合燃料 354

15.4.2 惰性基体燃料 357

15.4.3 其他燃料包覆应用 358

15.5 其他可能的未来的裂变和聚变应用 359

15.6 核系统的热力学 360

15.7 结论 362

参考文献 362

第16章 UHTC热结构：表征、设计和地面／飞行试验 366

16.1 引言 366

16.2 热防护系统：原理样件和试验构件 367

16.3 鼻锥帽样件的等离子烧蚀试验 374

16.4 EXPERT计划：计算流体力学软件模拟计算和等离子风洞试验验证 375

16.5 “SHARK”验证器飞行试验 378

16.6 后续研究 380

参考文献 380