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aishan版主 (文壇精英)
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上海硅酸鹽所在超高溫陶瓷研究中取得新進展 已有1人參與
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超高溫陶瓷是一類具有3000℃以上的高熔點，并具有優(yōu)良的高溫抗氧化性、耐燒蝕性和抗熱震性的過渡金屬的硼化物、碳化物和氮化物，有望用于航天火箭的發(fā)動機，太空往返飛行器和高超音速運載工具的防熱系統(tǒng)和推進系統(tǒng)，以及金屬高溫熔煉和連鑄用的電極、坩堝和相關(guān)部件，發(fā)熱元件等。超高溫陶瓷的性能取決于高純超細原料的質(zhì)量、粉體形貌與反應(yīng)活性、致密化程度、燒結(jié)方法與制度以及微結(jié)構(gòu)控制等諸多因素，而高溫性能包括高溫強度、抗熱震性能、抗氧化耐燒蝕性能等，是超高溫陶瓷能夠應(yīng)用于高溫結(jié)構(gòu)材料工程部件的關(guān)鍵。 中國科學(xué)院上海硅酸鹽研究所張國軍研究員帶領(lǐng)的課題組在國家自然科學(xué)基金委重點項目“超高溫陶瓷相圖、材料制備與微結(jié)構(gòu)控制的研究”的資助下，充分發(fā)揮所內(nèi)（黃政仁研究員課題組和顧輝研究員課題組）和所外（中南大學(xué)金展鵬院士和鄭峰教授團隊）強強聯(lián)合的優(yōu)勢，從2005年開始，對以硼化鋯（ZrB2）和硼化鉿（HfB2）為基體的超高溫陶瓷的相平衡關(guān)系、粉體合成、成型工藝、燒結(jié)、微結(jié)構(gòu)調(diào)控與超微結(jié)構(gòu)分析、高溫強度、抗氧化耐燒蝕性能等進行了系統(tǒng)深入的研究，獲得了豐碩的研究成果。具體成果包括： 采用商業(yè)粉體為原料，通過多種制備手段獲得了高純超細的ZrB2和HfB2等粉體，研究結(jié)果表明獲得的粉體具有良好的燒結(jié)活性。同時，采用多種燒結(jié)工藝制備了超高溫陶瓷，研究了材料的致密化機理；利用透射電鏡等研究了氧污染在ZrB2粉體顆粒表面的分布狀態(tài)以及去除機理；采用注漿成型或凝膠注模成型結(jié)合無壓燒結(jié)工藝制備了具有復(fù)雜形狀的超高溫陶瓷部件。為了進一步提升超高溫陶瓷的綜合性能，采用各種微結(jié)構(gòu)調(diào)控手段，提出并利用外場（強磁場和應(yīng)力場）輔助法，包括強磁場定向和熱鍛等方法，獲得了高取向度的織構(gòu)化硼化物基超高溫陶瓷，材料的硬度、熱導(dǎo)率和抗氧化等性能在特定方向顯著改善，最大程度地發(fā)揮了陶瓷材料在某一晶面方向的最佳性能，為進一步提高超高溫陶瓷的性能提供了新的途徑。同時，對材料的力學(xué)性能、高溫?zé)嵛锢硇阅芗帮@微結(jié)構(gòu)的高溫穩(wěn)定性等進行了評價，利用透射電鏡研究了硼化鉿-碳化硅（HfB2-SiC）復(fù)相陶瓷氧化初期耗盡層的形成機制，并提出以耗盡層厚度評價材料抗氧化性能的新觀點；系統(tǒng)研究了不同碳化物助劑在燒結(jié)過程中的化學(xué)反應(yīng)與固溶機制，在添加碳化鎢（WC）的情況下，獲得了高溫彎曲強度能夠維持到1600°C（約650MPa）的硼化鋯-碳化硅（ZrB2-SiC）超高溫陶瓷。以上研究為超高溫陶瓷的實際應(yīng)用奠定了堅實的科學(xué)基礎(chǔ)。 幾年來，以重點基金項目為依托，課題組在該領(lǐng)域的研究成果已在J. Am. Ceram. Soc等國際著名期刊發(fā)表SCI學(xué)術(shù)論文50余篇；申報國家發(fā)明專利13項，目前已獲得3項授權(quán)；培養(yǎng)了多名優(yōu)秀的研究生；同時與日本、意大利、比利時、美國等國家相關(guān)領(lǐng)域的學(xué)者建立了良好的國際合作關(guān)系，并多次受邀在重要國際會議上作邀請報告，介紹相關(guān)研究成果。國家自然科學(xué)基金委工程與材料科學(xué)部于2011年5月23日在上海組織召開了重點基金項目“超高溫陶瓷相圖、材料制備與微結(jié)構(gòu)控制的研究”的結(jié)題驗收會，與會專家一致認為該項目的研究工作具有明顯的創(chuàng)新性，圓滿地完成了預(yù)定研究目標(biāo)，綜合評議為 “A”。 https://www.cas.cn/ky/kyjz/201112/t20111216_3414382.shtml |
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2樓2011-12-26 09:13:33
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