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《前沿講座_zro2陶瓷纖維材料》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫(kù)。
1、ZrO2陶瓷纖維材料濟(jì)南大學(xué)材料學(xué)院侯憲欽2021/9/201材料的低維化Griffith’stheory格瑞非斯微裂紋理論根據(jù)Griffith的觀點(diǎn)：如果能夠控制裂紋的尺寸在原子間距的數(shù)量級(jí)上，就可以使材料的臨界斷裂強(qiáng)度達(dá)到理論強(qiáng)度。但實(shí)際上，人類目前是很難達(dá)到的；不過(guò)，這一結(jié)果至少可以告訴人們：制備高強(qiáng)度材料的基本方向---材料的模量E和斷裂表面能?要大，裂紋尺寸c要小。材料的低維化是實(shí)現(xiàn)材料強(qiáng)化的一個(gè)發(fā)展方向。2021/9/202低維材料的強(qiáng)度熔融石英纖維?=2.41GPa?E/40碳化硅晶須?=6
2、.47GPa?E/23氧化鋁晶須?=15.2GPa?E/33尺寸較大的材料實(shí)際強(qiáng)度比理論強(qiáng)度低得更多，約為E/100–E1000理論近似值??E/102021/9/203ZrO2陶瓷纖維報(bào)告內(nèi)容一、ZrO2陶瓷纖維項(xiàng)目來(lái)源二、ZrO2纖維的主要用途三、ZrO2纖維的性能特征四、ZrO2纖維的市場(chǎng)預(yù)測(cè)五、ZrO2纖維的制備技術(shù)六、ZrO2纖維棉的生產(chǎn)可行性分析與成本估算2021/9/204一、ZrO2陶瓷纖維項(xiàng)目來(lái)源ZrO2陶瓷纖維項(xiàng)目來(lái)源于兩項(xiàng)國(guó)家資助的課題研究成果：1、軍工配套項(xiàng)目高性能連續(xù)ZrO2陶瓷
3、纖維的研制2、“863”計(jì)劃先進(jìn)材料領(lǐng)域課題高性能連續(xù)ZrO2陶瓷纖維及其增強(qiáng)的磷酸鹽基寬帶透波復(fù)合材料的研制2021/9/205二、ZrO2陶瓷纖維材料的 主要用途1、宇航工業(yè)航天飛機(jī)（器）用絕熱與結(jié)構(gòu)增強(qiáng)材料超高溫表面絕熱材料特殊防熱結(jié)構(gòu)絕熱材料再入飛行器超高溫復(fù)合材料前錐體及翼前緣超高溫絕熱、燒蝕與結(jié)構(gòu)材料防熱磚用增強(qiáng)材料導(dǎo)彈、火箭發(fā)動(dòng)機(jī)噴管喉部、內(nèi)襯用高溫穩(wěn)定材料通訊衛(wèi)星高能電池用隔膜、支撐體及隔熱材料空間熔煉爐、原子用超高溫隔熱材料2021/9/206二、ZrO2陶瓷纖維材料的 主要用途2、新型
4、的先進(jìn)民用材料工業(yè)窯爐用超高溫隔熱材料與金屬或合金復(fù)合，寬溫度范圍使用的超強(qiáng)材料與玻璃復(fù)合，制成高強(qiáng)絕熱玻璃高溫過(guò)濾材料高溫化學(xué)反應(yīng)催化劑載體2021/9/207三、ZrO2纖維的主要性能特征ZrO2是一種大家所熟知的過(guò)渡金屬氧化物，它本身是一種具有優(yōu)良的熱學(xué)、電學(xué)、光學(xué)和機(jī)械性能的結(jié)構(gòu)/功能材料，已在許多領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。1、ZrO2簡(jiǎn)介2021/9/208ZrO2的三種晶型單斜四方立方液相1170oC2370oC2715oC純ZrO2在不同溫度區(qū)間具有單斜（Monoclinic）、四方（Tetra
5、gonal）、立方(Cubic)三種不同晶型，晶型轉(zhuǎn)化式為：2021/9/209晶型溫度/oCa/?b/?c/?β空間群?jiǎn)涡?05.145.215.3199o18′P21/c四方13935.125.25P42/nmc立方24005.09Fm3m三種晶型的單位晶胞結(jié)構(gòu)：三種晶型的晶胞參數(shù)：2021/9/2010加入足量穩(wěn)定劑可在室溫下獲得c-ZrO2單相材料，即全穩(wěn)定氧化鋯（fullystabilizedzirconia，F(xiàn)SZ）。c-ZrO2單晶是一種高硬度的裝飾寶石，c-ZrO2陶瓷是一種P-型半導(dǎo)體，
6、具有優(yōu)良的離子傳導(dǎo)性，被廣泛用作氧探測(cè)器、高溫發(fā)熱元件和其他功能材料。立方相氧化鋯2021/9/2011將穩(wěn)定劑的含量適當(dāng)減少，使t-ZrO2全部亞穩(wěn)到室溫，得到四方相多晶氧化鋯(tetragonalzirconiapolycrystals，TZP)。TZP力學(xué)性能優(yōu)良，強(qiáng)度高、韌性和耐磨性好，并具有低的導(dǎo)熱系數(shù)和良好的抗熱震性，有“陶瓷鋼”之美稱。下圖是氧化鋯陶瓷的各種制品：四方相氧化鋯2021/9/20122、ZrO2纖維為了獲得高強(qiáng)度的氧化鋯纖維，其晶相一般選擇為具有極好力學(xué)性能的Y-TZP，通常摻
7、入2-3mol%的Y2O3作穩(wěn)定劑。ZrO2纖維是具有多晶陶瓷結(jié)構(gòu)的纖維狀材料，直徑1-30μm，晶粒大小50-150nm，晶相四方或立方。2021/9/2013ZrO2纖維的分類按纖維長(zhǎng)度分類：ZrO2纖維可分為連續(xù)纖維短纖維（定長(zhǎng)纖維）兩種類型。連續(xù)長(zhǎng)度大于一米的纖維稱為連續(xù)纖維長(zhǎng)度為厘米或毫米級(jí)別的纖維則稱為短纖維2021/9/2014氧化鋯連續(xù)纖維主要作為復(fù)合增強(qiáng)材料應(yīng)用于航空、航天、國(guó)防等尖端領(lǐng)域中。要求其具有很高的抗拉伸強(qiáng)度和極好的柔韌性。最好能連續(xù)千米不斷，幾千根一束，能有序纏繞并可解繞，因
8、此制備相當(dāng)困難，掌握其制備技術(shù)的也僅有我們及美、日等幾家科研機(jī)構(gòu)，至今未見(jiàn)有工業(yè)化生產(chǎn)的報(bào)道。2021/9/2015氧化鋯短纖維主要用作超高溫隔熱或密封材料，對(duì)長(zhǎng)度、強(qiáng)度和有序性要求不是很苛刻，因此制備工藝相對(duì)簡(jiǎn)單。主要產(chǎn)品形式有纖維氈或毯等2021/9/2016ZrO2纖維的性能參數(shù)高熔點(diǎn)：2715?C低導(dǎo)熱系數(shù)：1.6-2.1w/m·k（金屬氧化物中為最?。┑透邷卣魵鈮海?3700C蒸汽壓僅為8×10-12Torr低比熱：
