超高溫陶瓷：應(yīng)用于極端環(huán)境的材料

第1章緒論

1.1背景

1.2超高溫陶瓷

1.3內(nèi)容描述

參考文獻(xiàn)

第2章超高溫陶瓷研究歷史概述

2.1超高溫陶瓷

2.2歷史上的研究

2.3NASA初期研究

2.4空軍材料實(shí)驗(yàn)室資助的研究

2.4.1熱力學(xué)分析和氧化行為

2.4.2加工、性質(zhì)、氧化及測試

2.4.3相平衡

2.5總結(jié)

致謝

參考文獻(xiàn)

第3章二硼化物基超高溫陶瓷的反應(yīng)過程

3.1引言

3.2合成二硼化物粉體的反應(yīng)過程

3.2.1元素反應(yīng)

3.2.2還原過程

3.2.3復(fù)合粉體的合成

3.3燒結(jié)中的除氧反應(yīng)過程

3.3.1使用含B/C的化合物還原除氧

3.3.2通過過渡金屬碳化物除氧

3.4反應(yīng)燒結(jié)過程

3.4.1過渡金屬與含硼化合物的反應(yīng)燒結(jié)

3.4.2過渡金屬和硼的反應(yīng)燒結(jié)

3.5總結(jié)

參考文獻(xiàn)

第4章過渡金屬二硼化物TMB2（TM=Zr,Hf,Nb,Ta，Y）的

化學(xué)成鍵和固有彈性性質(zhì)的第一性原理研究

4.1引言

4.2計算方法

4.3結(jié)果與討論

4.3.1晶格常數(shù)和鍵長

4.3.2電子結(jié)構(gòu)和成鍵性質(zhì)

4.3.3彈性性質(zhì)

4.4結(jié)論

致謝

參考文獻(xiàn)

第5章超高溫陶瓷的近凈成型技術(shù)

5.1前言

5.2了解膠體體系：顆粒間作用力

5.3近凈尺寸膠態(tài)成型技術(shù)

5.3.1采用膠態(tài)成型技術(shù)成功制備超高溫陶瓷

5.3.2實(shí)例研究：超高溫陶瓷的膠體制備及無壓燒結(jié)

5.4總結(jié)、建議和前進(jìn)之路

致謝

參考文獻(xiàn)

第6章超高溫陶瓷的燒結(jié)和致密化機(jī)理

6.1引言

6.2MB2中添加金屬

6.3MB2中添加氮化物

6.4MB2中添加金屬硅化物

6.5MB2中添加碳或碳化物

6.6MB2中添加SiC

6.7添加第三相的MB2-SiC復(fù)相材料

6.8燒結(jié)助劑對高溫穩(wěn)定性的影響

6.9過渡金屬碳化物

6.10結(jié)論

致謝

參考文獻(xiàn)

第7章超高溫陶瓷基復(fù)合材料在超聲速飛行環(huán)境下的應(yīng)用

7.1引言

7.2連續(xù)纖維增強(qiáng)超高溫陶瓷基復(fù)合材料的制備

7.2.1前驅(qū)體浸漬裂解法

7.2.2化學(xué)氣相沉積

7.2.3反應(yīng)熔滲法

7.2.4漿料浸滲裂解法

7.2.5組合制備方法

7.2.6功能梯度超高溫陶瓷復(fù)合材料

7.3超高溫陶瓷涂層

7.4短纖維增強(qiáng)超高溫陶瓷基復(fù)合材料

7.5混雜基超高溫陶瓷復(fù)合材料

7.6總結(jié)與展望

參考文獻(xiàn)

第8章二硼化鋯基超高溫陶瓷的力學(xué)性能

8.1引言

8.2室溫力學(xué)性能

8.2.1ZrB2

8.2.2添加SiC的ZrB2

8.2.3添加二硅化物的ZrB2

8.2.4ZrB2-MeSi2-SiC

8.3高溫力學(xué)性能

8.3.1ZrB2基陶瓷彈性模量

8.3.2強(qiáng)度和斷裂韌性

8.4結(jié)束語

參考文獻(xiàn)

第9章ZrB2和HfB2陶瓷的熱導(dǎo)率

9.1簡介

9.2ZrB2和HfB2陶瓷的導(dǎo)熱

9.2.1純ZrB2陶瓷

9.2.2添加固溶劑的ZrB2

9.2.3純HfB2陶瓷

9.2.4關(guān)于純ZrB2和HfB2的結(jié)論

9.3ZrB2和HfB2復(fù)合材料

9.3.1ZrB2復(fù)合材料的熱導(dǎo)率

9.3.2HfB2復(fù)合材料的熱導(dǎo)率

9.3.3關(guān)于復(fù)合材料的結(jié)論

9.4電子和聲子對熱導(dǎo)率的貢獻(xiàn)

9.4.1ZrB2和HfB2

9.4.2添加SiC的ZrB2和HfB2復(fù)合材料

9.4.3關(guān)于ke和kp研究的結(jié)論

9.5結(jié)論

參考文獻(xiàn)

第10章超高溫陶瓷變形行為及硬度隨溫度的變化

10.1引言

10.2彈性性質(zhì)

10.3硬度

10.4硬度和屈服強(qiáng)度

10.5形變機(jī)制圖

10.6位錯滑移的晶格阻力

10.7由其他障礙物控制的位錯滑移

10.8蠕變變形

10.9碳化物和硼化物變形的比較

10.10總結(jié)

參考文獻(xiàn)

第11章超高溫陶瓷材料在高超聲速氣流環(huán)境中氧化行為的模擬與評價

11.1引言

11.2氧化模型

11.3超高溫陶瓷在模擬高超聲速飛行條件下的氧化行為

11.4模型預(yù)測結(jié)果與尖銳前緣實(shí)驗(yàn)的對比

11.5超高溫陶瓷在其他測試方法中的氧化行為

11.5.1電弧加熱氧化測試方法

11.5.2激光測試方法

11.5.3氧乙炔焰測試方法

11.6總結(jié)

參考文獻(xiàn)

第12章鉭的碳化物：組織結(jié)構(gòu)與變形特性

12.1鉭的碳化物晶體學(xué)

12.2鉭的碳化物的微觀結(jié)構(gòu)

12.3鉭的碳化物的力學(xué)性質(zhì)

12.3.1彈性性質(zhì)

12.3.2TaC的塑性性質(zhì)

12.3.3韌脆轉(zhuǎn)變

12.3.4蠕變

12.3.5鉭的碳化物的硬度

12.3.6強(qiáng)度

12.3.7斷裂韌性

12.3.8Ta2C的塑性

12.4總結(jié)

致謝

參考文獻(xiàn)

第13章TiB2

13.1引言

13.2相圖、晶體結(jié)構(gòu)和化學(xué)鍵

13.3TiB2粉體的合成

13.4過渡族金屬硼化物的致密化行為

13.4.1無壓燒結(jié)

13.4.2熱壓燒結(jié)

13.4.3反應(yīng)制備

13.4.4放電等離子燒結(jié)

13.5TiB2的室溫和高溫力學(xué)性能

13.5.1硬度

13.5.2彈性模量

13.5.3彎曲強(qiáng)度

13.5.4抗熱震性能

13.6TiB2的物理性能和抗氧化性能

13.6.1熱膨脹系數(shù)和熱導(dǎo)率

13.6.2物理性能對TiB2抗熱震性能的影響

13.7TiB2的抗氧化性能

13.8TiB2的摩擦學(xué)性能

13.8.1TiB2基塊體陶瓷的摩擦磨損性能

13.8.2TiB2涂層的摩擦性能

13.9TiB2陶瓷的應(yīng)用

13.10結(jié)論

參考文獻(xiàn)

第14章第四副族的碳化物和氮化物

14.1背景

14.2第四副族碳化物

14.3制備與工藝

14.4力學(xué)和物理性能

14.5超高溫陶瓷碳化物及氮化物的氧化

14.6超高溫陶瓷碳化物的氧化

14.7超高溫陶瓷氮化物

14.8制備、擴(kuò)散和相形成

14.9力學(xué)和物理性能

14.10氮化物的氧化

14.11結(jié)論與未來研究

致謝

參考文獻(xiàn)

第15章超高溫陶瓷和MAX相的核應(yīng)用

15.1未來的核反應(yīng)堆

15.2核陶瓷的現(xiàn)狀

15.3未來的核陶瓷

15.4非氧化物核燃料

15.4.1復(fù)合燃料

15.4.2惰性基體燃料

15.4.3其他燃料包覆應(yīng)用

15.5其他可能的未來的裂變和聚變應(yīng)用

15.6核系統(tǒng)的熱力學(xué)

15.7結(jié)論

參考文獻(xiàn)

第16章UHTC熱結(jié)構(gòu)：表征、設(shè)計和地面/飛行試驗(yàn)

16.1引言

16.2熱防護(hù)系統(tǒng)：原理樣件和試驗(yàn)構(gòu)件

16.3鼻錐帽樣件的等離子燒蝕試驗(yàn)

16.4EXPERT計劃：計算流體力學(xué)軟件模擬計算和等離子

風(fēng)洞試驗(yàn)驗(yàn)證

16.5“SHARK”驗(yàn)證器飛行試驗(yàn)

16.6后續(xù)研究

參考文獻(xiàn)

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超高溫陶瓷是指具有超高熔點(diǎn)（大于3000℃）、高硬度、高穩(wěn)定性及良好高溫強(qiáng)度的一類陶瓷材料。由于其優(yōu)良的性能，超高溫陶瓷在極端服役環(huán)境下具有很好的潛在應(yīng)用價值，如高超聲速飛行器、大氣層再入航天器等裝備的鼻錐和翼前緣部分。

本書對超高溫陶瓷研究的發(fā)展歷史及最新前沿進(jìn)行了全面而詳細(xì)的介紹。其內(nèi)容主要針對硼化物超高溫陶瓷的發(fā)展歷史，合成與加工，力學(xué)及熱學(xué)性能以及服役模擬研究進(jìn)行介紹。另外，對其他一些超高溫陶瓷（如鉭的碳化物）、超高溫陶瓷的其他應(yīng)用（核能領(lǐng)域的應(yīng)用）及超高溫陶瓷構(gòu)件的測試也有詳細(xì)的介紹。本書既適合超高溫陶瓷領(lǐng)域研究人員學(xué)習(xí)，也適合航空航天、核能及其他領(lǐng)域工程技術(shù)人員參考。

極端溫度注意收看氣象預(yù)報和氣象指數(shù)等級預(yù)報

為了讓人們的身體更健康、生活更幸福美滿。各級氣臺站每天發(fā)布6～72 小時的短時、短期甚至更長時段的天氣預(yù)警、預(yù)報。不少氣象臺站每天通過電視、電話（12121）、手機(jī)短信等媒介進(jìn)行發(fā)布。圍繞人體舒適和健康需求，氣象專家們研制了人體舒適度、紫外線強(qiáng)度、空氣質(zhì)量、戶外晨練、體感溫度等許多氣象指數(shù)，把影響人們生活的氣象要素分成1～7 個等級。

極端溫度科學(xué)利用現(xiàn)代化家用設(shè)備

家用電器為人們的消暑和御冷提供了非常優(yōu)越的條件，但是要適度，對溫度調(diào)節(jié)要適宜。在室內(nèi)安裝空調(diào)設(shè)備，溫度要在25～27℃，濕度30%～40%為適宜。過高過低都會對人的健康造成傷害 。

極端溫度合理安排衣食住行

在春夏秋冬四個季節(jié)中，人體對氣象條件的要求是不同的。在極端高（低）溫出現(xiàn)時，會使人產(chǎn)生心理上的極度緊張，使人感到煩躁、頭痛、頭暈、血壓增高、胃腸功能紊亂，有的出現(xiàn)全身微血管收縮，供血減少而乏困，這就需要合理安排衣食住行。因此，人們一定要遵循氣候變化的規(guī)律，學(xué)會根據(jù)天氣預(yù)報的冷暖趨勢，科學(xué)安排自身的飲食起居，防御極端氣候事件帶來的氣象災(zāi)害，注意隔熱、通風(fēng)，調(diào)節(jié)小氣候以達(dá)到人感舒適為止度 。

內(nèi)容簡介

本書系統(tǒng)論述了硼化物基超高溫陶瓷材料的制備方法及其強(qiáng)度計算，包括基本理論、力學(xué)原理、分析方法及工程應(yīng)用等。作為失效學(xué)體系的理論之一，在吸取前人研究成果的基礎(chǔ)上，對超高溫陶瓷材料的斷裂失效行為進(jìn)行研究。

本書共7章，主要內(nèi)容包括硼化物基超高溫陶瓷材料的研究進(jìn)展情況，硼化物基超高溫陶瓷材料制備工藝及方法，以及針對不同成分的超高溫陶瓷材料斷裂失效的研究。

本書可作為從事固體力學(xué)研究的科技工作者及從事超高溫陶瓷材料斷裂失效研究的工程師使用和參考，也可作為力學(xué)專業(yè)本科生和研究生的參考書。

目錄

前言

第1章 概述

1.1 引言

1.2 脆性破壞特征

1.3 斷裂力學(xué)的研究對象

1.4 斷裂力學(xué)的分類

1.5 斷裂力學(xué)的發(fā)展

1.6 超高溫陶瓷材料斷裂失效行為概述

第2章 ZrB2-SiC注漿成型及燒結(jié)研究

2.1 引言

2.2 試驗(yàn)過程和方法

2.3 ZrB2-SiC陶瓷性能研究

2.4 結(jié)論

第3章 ZrB2粉體的制備

3.1 引言

3.2 試驗(yàn)原料和方法

3.3 試驗(yàn)內(nèi)容

3.4 試驗(yàn)結(jié)果分析

3.5 結(jié)論

第4章 ZrB2-SiC層狀陶瓷的制備及熱力學(xué)性能分析

4.1 引言

4.2 層狀結(jié)構(gòu)陶瓷材料進(jìn)展

4.3 材料及試驗(yàn)方法

4.4 試驗(yàn)結(jié)果分析

4.5 本章小結(jié)

第5章 ZrB2-SiC復(fù)合陶瓷的制備及斷裂失效分析

5.1 引言

5.2 ZrB2-SiC復(fù)合陶瓷進(jìn)展

5.3 試驗(yàn)內(nèi)容與方法

5.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

5.5 本章小結(jié)

第6章 硼化物基超高溫陶瓷斷裂數(shù)值模擬

6.1 引言

6.2 超高溫陶瓷材料氧化燒蝕研究現(xiàn)狀

6.3 理論基礎(chǔ)和研究方法

6.4 超高聲速飛行器翼緣熱沖擊模擬仿真

6.5 本章小結(jié)

第7章 超高溫陶瓷材料微觀結(jié)構(gòu)對晶間殘余應(yīng)力的影響

7.1 引言

7.2 超高溫陶瓷材料宏觀熱傳導(dǎo)與熱應(yīng)力分析

7.3 超高溫陶瓷材料晶間殘余應(yīng)力試驗(yàn)分析

7.4 微量顆粒對超高溫陶瓷材料晶間殘余應(yīng)力仿真分析

7.5 內(nèi)聚力模型對ZrB2-SiC晶界建模

7.6 SiC顆粒與ZrB2基熱不匹配分析

7.7 本章小結(jié)

參考文獻(xiàn) 2100433B