原位生长β-氮化硅晶须强韧化微晶玻璃基高温结构/功能一体化材料的形成机理与性能调控
批准号:
51502349
项目类别:
青年科学基金项目
资助金额:
21.0 万元
负责人:
罗志伟
依托单位:
学科分类:
E0201.人工晶体与玻璃材料
结题年份:
2018
批准年份:
2015
项目状态:
已结题
项目参与者:
李秀英、胡晓林、宋俊、李卓、郝小军、汤裕、袁宇兴
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中文摘要
本项目以国家航空航天技术、电子通讯等领域对先进高温结构/功能一体化材料的共性需求为背景,制备原位生长β-氮化硅晶须强韧化微晶玻璃基高温结构/功能一体化材料。主要研究β-氮化硅晶须的原位生长过程和微晶相的析晶机理;原位生长β-氮化硅晶须强韧化微晶玻璃基高温结构/功能一体化材料的复合界面形成及作用机制、强韧化机理、性能调控及高温应用等。拟通过成分与工艺设计,系统研究一体化材料的组成和工艺与致密度、晶相种类、晶粒大小、微晶体分布及形貌的关系,探明原位生长β-氮化硅晶须强韧化微晶玻璃基高温结构/功能一体化材料的组成-工艺-结构与性能之间的相关性。最终获得综合性能优良的微晶玻璃基高温结构/功能一体化材料的可控制备技术,建立性能指标体系,为其实际应用作技术储备。本项目的开发研究对于促进高温结构/功能一体化新材料的开发及其制备科学的发展,有着十分重要的实用价值和科学意义。
英文摘要
This project takes the demand of national aeronautics and space technology, electronic communications and other fields on advanced high-temperature structure and function-integrated materials as the background, prepared by in-situ grown β-Si3N4 whisker strengthening & toughening glass-ceramics based high-temperature structure and function-integrated materials. The in-situ grown process of β-Si3N4 whisker and crystallization mechanism of microcrystals phase, composite interface formation and function mechanism, strengthening and toughening mechanism, regulation of performance and high temperature applications of in-situ growth of β-Si3N4 whisker strengthening & toughening glass-ceramics based high-temperature structure and function-integrated materials were mainly investigated. Through the design of composition and process, systematic study of the relationship among the components, process and the density of the materials, type, size, distribution, shape and microstructure of crystallite particle in glass-ceramic composites are performed, with exploring the relationship among the composition, process, structure and properties of the in-situ grown β-Si3N4 whisker strengthening & toughening glass-ceramics based high-temperature structure and function-integrated materials. The final controllable preparation technology of the glass-ceramics based high-temperature structure and function-integrated materials with excellent comprehensive properties are obtained, accompanying with establishing the performance index system of these composites, with comparing it with similar materials, in order to make a technical storage for an actual application. The development research of this project shows important practical value and scientific significance for promoting the development and of new type of high-temperature structure and function-integrated materials.
本项目研究了原位生长β-氮化硅晶须强韧化微晶玻璃基高温结构/功能一体化材料的组成设计、制备工艺技术及组成-工艺-结构-性能的关系,并获得了其制备技术和性能调控技术。通过组成与工艺优化,实现了原位生长β-氮化硅晶须强韧化微晶玻璃基高温结构/功能一体化材料的可控制备与性能可调,最终制备的原位生长β-Si3N4增强微晶玻璃复合材料的综合性能如下:密度为3.26-3.45 g/cm3,抗弯强度可达648-687 MPa,显微硬度可达13.9-14.7 GPa,断裂韧性为6.4-6.9 MPa·m1/2,弹性模量为216-224 GPa,介电常数为6.2-6.5,25-600℃热膨胀系数为5.25-5.68×10-6/℃。该微晶玻璃基高温结构/功能一体化材料结合了β-氮化硅、微晶玻璃和氮化铝三者的优点,且能够加工成复杂形状的工件,有可能使用在高热导率陶瓷基板以及高端陶瓷零部件等高科技领域。本研究增加了高温结构和功能一体化材料的新品种。已在国际学术期刊发表论文15篇,全部被SCI收录。已申请相关的新材料发明专利6项。已参与编写著作1部,并参加了国际会议1次。而且联合培养了研究生6人。相关研究工作已引起国内外的高度关注,并得到国际同行的肯定。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
In situ synthesis and properties of self-reinforced Si3N4-SiO2-Al2O3-Y2O3 (La2O3) glass-ceramic composites
自增强Si3N4-SiO2-Al2O3-Y2O3(La2O3)微晶玻璃复合材料的原位合成及性能
DOI:10.1007/s12034-017-1426-9
发表时间:2017
期刊:BULLETIN OF MATERIALS SCIENCE
影响因子:1.8
作者:Luo Zhiwei;Lu Anxian;Han Lei;Song Jun
通讯作者:Song Jun
La2O3-added lithium-ion conducting silicate oxynitride glasses
添加La2O3的锂离子导电硅酸盐氮氧化物玻璃
DOI:10.1016/j.ssi.2018.01.008
发表时间:2018
期刊:Solid State Ionics
影响因子:3.2
作者:Zhiwei Luo;Jing Zhang;Jianlei Liu;Jun Song;Anxian Lu
通讯作者:Anxian Lu
Influence of Y2O3 substitution for B2O3 on the structure and properties of alkali-free B2O3-Al2O3-SiO2 glasses containing alkaline-earth metal oxides
Y2O3取代B2O3对含碱土金属氧化物无碱B2O3-Al2O3-SiO2玻璃结构和性能的影响
DOI:10.1016/j.physb.2018.10.024
发表时间:2019-01-15
期刊:PHYSICA B-CONDENSED MATTER
影响因子:2.8
作者:Liu, Jianlei;Luo, Zhiwei;Lu, Anxian
通讯作者:Lu, Anxian
Effect of Y/Al ratio on crystallization, microstructures and mechanical properties of Y-Si-Al-O-N-F glass-ceramics
Y/Al比对Y-Si-Al-O-N-F微晶玻璃结晶、显微组织和力学性能的影响
DOI:10.1016/j.ceramint.2018.02.004
发表时间:2018-05
期刊:Ceramics International
影响因子:5.2
作者:Zhiwei Luo;Jing Zhang;Yan Zhang;Jianlei Liu;Anxian Lu
通讯作者:Anxian Lu
Crystallization, structure and characterization of MgO-Al2O3-SiO2-P2O5 transparent glass-ceramics with high crystallinity
高结晶度MgO-Al2O3-SiO2-P2O5透明微晶玻璃的结晶、结构及表征
DOI:10.1016/j.jnoncrysol.2017.10.028
发表时间:2018-02
期刊:Journal of Non-Crystalline Solids
影响因子:3.5
作者:Lei Han;Jun Song;Qian Zhang;Zhiwei Luo;Anxian Lu
通讯作者:Anxian Lu
基于光伏太阳能应用的高透明度氧化物量子点玻璃的制备与光转换效率调控
- 批准号:2022JJ30731
- 项目类别:省市级项目
- 资助金额:0.0万元
- 批准年份:2022
- 负责人:罗志伟
- 依托单位:
氮掺杂NASICON型锂离子导电微晶玻璃电解质的导电机理及结构-性能相关性
- 批准号:51972344
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:60.0万元
- 批准年份:2019
- 负责人:罗志伟
- 依托单位:
氮化锂掺杂锂磷酸盐微晶玻璃电解质的可控制备与结构-性能相关性
- 批准号:2018JJ3646
- 项目类别:省市级项目
- 资助金额:0.0万元
- 批准年份:2018
- 负责人:罗志伟
- 依托单位:
国内基金
海外基金















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