Processing of Ternary High Temperature Ceramic Composites With Enhanced Properties

性能增强的三元高温陶瓷复合材料的加工

基本信息

  • 批准号:
    0758584
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 15.2万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 财政年份:
    2008
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2008-08-15 至 2012-01-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

The research objective of this award is to gain fundamental understanding of processing-microstructure-property correlations in the fabrication of high-temperature ternary composite ceramics, processed by Spark Plasma Sintering (SPS). The specific aims of the project are to: 1) sinter by SPS zirconium diboride (ZrB2) and hafnium diboride (HfB2) model samples and evaluate their material properties; 2) synthesize zirconium(hafnium)diboride-silicon carbide-zirconium carbide (Zr(Hf)B2-SiC-ZrC) ultra-high temperature ceramics by SPS; 3) examine the effects of heating rate and the application of an electrical field on the sample density and microstructure; and 4) achieve compositional control of these material systems. The resulting composites are expected to display excellent high-temperature structural properties, good electrical and thermal conductivity, chemical inertness against molten metals, and very good thermal shock resistance. If successful, the results of this research will lead to the development of the processing science necessary to manufacture bulk ultra-high temperature ceramics (UHTC) with fine microstructure, improved mechanical properties, high density and higher heat and oxidation resistance than materials presently available. Other important expected advances include understanding the interplay of pulse current, temperature and pressure effects on UHTC sintering and coarsening at different length scales; development of a consistent process design/characterization methodology that is applicable to UHTCs for large and net shape parts; and systematic defect characterization for quality control in the fabrication of ultra-high temperature ceramics. It is also anticipated that the results of this investigation will improve overall confidence in using SPS as an advanced processing technique for manufacturing ultra-high temperature ceramics as thermal protection materials for various applications.
该奖项的研究目的是获得对高温三元复合陶瓷制造中加工微综合体性相关性的基本理解,该复合陶瓷(SPS)处理。 该项目的具体目的是:1)SPS锆二吡啶(Zrb2)和Hafnium diboride(HFB2)模型样本并评估其材料特性; 2)合成锆(hafnium)二吡啶甲基碳化物碳化合物(Zr(HF)B2-SIC-ZRC)超高温度陶瓷由SPS提供; 3)检查加热速率的影响以及电场对样品密度和微观结构的应用; 4)实现这些材料系统的组成控制。预计所得的复合材料将显示出出色的高温结构特性,良好的电导率和导热性,对熔融金属的化学惰性以及非常良好的热休克电阻。如果成功的话,这项研究的结果将导致制造具有精细的微观结构,改进的机械性能,高密度以及更高的热量和抗氧化能力所必需的加工科学所必需的加工科学。 其他重要的预期进步包括了解脉冲电流的相互作用,温度和压力对UHTC烧结和在不同长度上的变形的影响;开发一致的过程设计/表征方法,该方法适用于UHTC,用于大型和净形零件;以及用于制造超高温度陶瓷的质量控制的系统缺陷表征。 还可以预料,这项调查的结果将提高对使用SPS作为一种高级处理技术来制造超高温度陶瓷作为各种应用的热保护材料的整体信心。

项目成果

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