博士研究生开题报告

特
不到很好的解释，而这正是影响复合材料性质
性 的
改变的本质原因。
理
论
研
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陶 瓷
一. 选题背景
基
复 合
3.课题的提出意义及来源
材
料
微
究
观 结
本课题研究将得到国家自然基金资助( No： 50242008) 本课题以掺杂陶瓷基(氧化锆为主）复合材料的相变机 制和强韧化机理界面结构的微观解析为指导对象，通过
究
观 结
构
应力腐蚀理论
及
特
性
阳离子-空位扩散理论
的
理 论
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陶
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基
复
合
材
料
微
究
观 结
构
及
特
性
的
理
论
研
二. 氧化锆陶瓷的研究现状
2. 相变机制的研究
Schumauder等人认为时效过程并不单独由水的表面
表面化内化学不学吸均理附匀造分论布成，造而成的是由不均Y2匀O应3在力缺和陷水表共面同或作在用t结相果晶。粒 应力腐蚀理论
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研究题目：陶瓷基复合材料微观结构 及特性的理论研究
博士生： 陈守刚 导 师： 尹衍升 教授
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微
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观 结
构
及
特
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的
理
论
研
1. 选题背景 5. 创新点
2.研究现状
3.研究方法 和研究内容
4. 技术路线
6. 可行性 分析
构
对其强韧机制、界面缺陷和相变机制的理论研究，为氧
及
化锆复合材料的相变强韧机制的完善提供动力学数据，
特
以期为复合材料的实验研究提供理论指导，促进氧化锆
性
邓复相陶瓷在各个领域的产业化发展。
的
理
论
研
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陶 瓷
二. 复合材料的理论研究现状
基
复
1.复合材料界面增强增韧的理论研究
7. 论文进展 安排
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陶 瓷
一. 选题背景
基
复
合
材
1 陶瓷基复合材料的性能及特点
料
微
究
观 结
2 实验研究的局限性
构
及
特 性
3 课题的提出意义及来源
的
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论
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一. 选题背景
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1. 陶瓷基复合材料的性能及特点
材
料
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构
及
特
性
陶瓷基复合材料一般具有高强度、高韧型和优 异的热性能和化学稳定性。从微观分析来看，它是 由许多微小的单晶体依赖原子间相互作用力结合在 一起而组成的多晶材料，它的许多性能要优于单组 份金属或陶瓷材料，而多晶材料本质上是不稳定的， 随温度的改变而导致结构发生变化，反过来多晶体 结构的变化将导致材料力学及物理化学性能的改变，
基
2 Schubert认为Y3+不可能从内部向表面扩散，而
复 合
1. 相变机制的是3研吸Yo附究s的him水a从ra点任阵为中Y向(O内H扩)3散晶。体的形成是不可能的，
而是水在表面吸附解离形成Zr-OH或Y-OH导致应力集
材
中发生相变
料
缺陷：表面化学理论的提出，基于水提高t-M相变速率，
微
表面化学但理不论能解释惰性气氛中时效试样。
应力有 降腐低阳了离蚀四子理方-空相论位的扩稳散定，性掺。杂导致Zr-O配位层中空位数目的减少，从而
4 最近罗曼光谱对氧化锆表面吸附SO42-和Y2O3稳定的氧化锆研究
阳离表 在子明 60，-0空度t-m还位相几扩变乎开没散始发理于生表相论面变并，逐Y2渐O到3稳体定内的，氧SO化4锆2-在表8面0酸0度化尽的管氧表化面锆
及 研究了基体相(Si3N4)与形成的玻璃相
特
（ S6iZAZO lZN 8Z）的界面各种组分变化的相
性
对稳定能（键能）。计算结果认为，在Si3N4基 体上优先形成Al-N键，铝原子的优先占位促进了
的 SiAlON的指数增长，交叉网络键模型促进了界面
理 的强化。
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阳离子-空位扩散理论
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来自百度文库
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研
二. 氧化锆陶瓷的研究现状
2. 相变机制的研究
1 Nakanishi等人首先提出Y2O3-ZrO2陶瓷中t-m相变是一种受氧 离子短程扩散控制的类贝氏体相变。
表面2 化国内学许理祖耀论、路新瀛等人认为CeO2-ZrO2的等温相变是受氧扩散 控制的贝氏相变，氧空位浓度的增加或减少都会导致t-m相变。 3 郑秀华研究认为相变过程不仅存在氧离子-空位扩散，而且还可能
的
于C-BN在铝基体的吸附.
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观 结
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二. 研究现状
1.复合材料界面增强增韧的理论研究 复合材料界面能的预测
A
B
Wad A
B
分别计算两种材料表面的能量及形成复合界面的 能量，获得吸附能预测材料表面的结合能。
W adW AW BW AB
的
如塑性、强度和抗蠕变能力等。
理
论
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一. 选题背景
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2.实验研究的局限性
材
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观 结
由于传统方法制备新材料要通过大量实验， 寻找规律，确定最佳性能不仅费时、费力而且
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带有较大的经济消耗，同时，受实验条件的局
及
限性，对复合材料微观结构演变的影响规律得
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二. 研究现状
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基 复
1.复合材料界面增强增韧的理论研究
合
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陶瓷材料间韧化机制的简单模型
料
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观 结
构
Painter等人使用局域密度近似(LDA)方法， 在氮化硅（Si3N4）和氧化铝(Al2O3)复合材料 的烧结性能研究中，以偶合四面体团簇模型(右图)
合
材
表面包覆材料界面结合强度的理论预测
料
微
究
观 结
张等人利用DFT(B3lyp)方法，详细研究了
构
BN超硬材料在其金属（ Al）表面的包覆。微观动
及
力学研究表明：Al-N键结合要强于Al-B键，从而
特
推测认为对N在Al(001)面的优先吸附对生成C-
性
BN相是有利的，对Al(001)面预先氮化处理有助
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二. 研究现状
基
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2. 氧化锆相变机制的研究
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表面化学理论
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应力腐蚀理论
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阳离子-空位扩散理论
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1 lang认为由于Y3+从内部向表面扩散与吸附水分子
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二. 氧反核化的应锆有形利成陶位Y(瓷置OH，的)使3,相研在变Y究从2O表现3面含状向量内低发的展地；方成为m相形