博士研究生开题报告PPT推荐.ppt

1、博士生：陈守刚陈守刚 导导 师：师：尹衍升尹衍升 教授教授山东大学山东大学20012001级级材料学材料学博士研究生开题报告博士研究生开题报告陶陶瓷瓷基基复复合合材材料料微微观观结结构构及及特特性性的的理理论论研研究究1.选题背景 2.研究现状3.研究方法和研究内容4.技术路线5.创新点6.可行性 分析7.论文进展安排山东大学山东大学20012001级级材料学材料学博士研究生开题报告博士研究生开题报告陶陶瓷瓷基基复复合合材材料料微微观观结结构构及及特特性性的的理理论论研研究究一一.选题背景选题背景1 1 陶瓷基复合材料的性能及特点陶瓷基复合材料的性能及特点陶瓷基复合材料的性能及特点陶瓷基复合材

2、料的性能及特点 2 2 实验研究的局限性实验研究的局限性实验研究的局限性实验研究的局限性 3 3 课题的提出意义及来源课题的提出意义及来源 山东大学山东大学20012001级级材料学材料学博士研究生开题报告博士研究生开题报告陶陶瓷瓷基基复复合合材材料料微微观观结结构构及及特特性性的的理理论论研研究究一一.选题背景选题背景 陶瓷基复合材料一般具有高强度、高韧型和优陶瓷基复合材料一般具有高强度、高韧型和优陶瓷基复合材料一般具有高强度、高韧型和优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

3、相互作用力结合在由许多微小的单晶体依赖原子间相互作用力结合在由许多微小的单晶体依赖原子间相互作用力结合在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一起而组成的多晶材料，它的许多性能要优于单组一起而组成的多晶材料，它的许多性能要优于单组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，份金属或陶瓷材料，而多晶材料本质上是不稳定的，份金属或陶瓷材料，而多晶材料本质上是不稳定的，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，反过来多晶体随温度的改变而导致结构发生变化，反过来多晶体随温

4、度的改变而导致结构发生变化，反过来多晶体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，结构的变化将导致材料力学及物理化学性能的改变，结构的变化将导致材料力学及物理化学性能的改变，结构的变化将导致材料力学及物理化学性能的改变，如塑性、强度和抗蠕变能力等。如塑性、强度和抗蠕变能力等。1.1.1.1.陶瓷基复合材料的性能及特点陶瓷基复合材料的性能及特点陶瓷基复合材料的性能及特点陶瓷基复合材料的性能及特点山东大学山东大学20012001级级材料学材料学博士研究生开题报告博士研究生开题报告陶陶瓷瓷基基复复合合材材料料微微观观结结构构及及特特性性的的理理论论研研

5、究究一一.选题背景选题背景 由于传统方法制备新材料要通过大量实验，由于传统方法制备新材料要通过大量实验，由于传统方法制备新材料要通过大量实验，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、费力而且寻找规律，确定最佳性能不仅费时、费力而且寻找规律，确定最佳性能不仅费时、费力而且寻找规律，确定最佳性能不仅费时、费力而且带有较大的经济消耗，同时，受实验条件的局带有较大的经济消耗，同时，受实验条件的局带有较大的经济消耗，同时，受实验条件的局带有较大的经济消耗，同时，受实验条件的局限性，对复合材料微观结构演变的限性，对复合材料微观结构演变的限性，对复合材料微观结构演变的限性，对复

6、合材料微观结构演变的影响规律得影响规律得影响规律得影响规律得不到很好的解释不到很好的解释不到很好的解释不到很好的解释，而这正是影响复合材料性质，而这正是影响复合材料性质，而这正是影响复合材料性质，而这正是影响复合材料性质改变的本质原因改变的本质原因改变的本质原因改变的本质原因。2.2.2.2.实验研究的局限性实验研究的局限性实验研究的局限性实验研究的局限性山东大学山东大学20012001级级材料学材料学博士研究生开题报告博士研究生开题报告陶陶瓷瓷基基复复合合材材料料微微观观结结构构及及特特性性的的理理论论研研究究一.选题背景 本课题研究将得到国家自然基金资助本课题研究将得到国家自然基金资助本课

7、题研究将得到国家自然基金资助本课题研究将得到国家自然基金资助（No（No：50242008）50242008）本课题以掺杂陶瓷基本课题以掺杂陶瓷基本课题以掺杂陶瓷基本课题以掺杂陶瓷基（氧化锆为主）复合材料的相变氧化锆为主）复合材料的相变氧化锆为主）复合材料的相变氧化锆为主）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，通机制和强韧化机理界面结构的微观解析为指导对象，通机制和强韧化机理界面结构的微观解析为指导对象，通机制和强韧化机理界面结构的微观解析为指导对象，通过对其强韧机制、界面缺陷和相变机制的理论研究，为过对其强韧机制、界面缺陷和相变机制的理论研究，为过对其强韧机制、界面缺陷

8、和相变机制的理论研究，为过对其强韧机制、界面缺陷和相变机制的理论研究，为氧化锆复合材料的相变强韧机制的完善提供动力学数据，氧化锆复合材料的相变强韧机制的完善提供动力学数据，氧化锆复合材料的相变强韧机制的完善提供动力学数据，氧化锆复合材料的相变强韧机制的完善提供动力学数据，以期为复合材料的实验研究提供理论指导，促进氧化锆以期为复合材料的实验研究提供理论指导，促进氧化锆以期为复合材料的实验研究提供理论指导，促进氧化锆以期为复合材料的实验研究提供理论指导，促进氧化锆邓复相陶瓷在各个领域的产业化发展。邓复相陶瓷在各个领域的产业化发展。3.3.课题的提出意义及来源课题的提出意义及来源山东大学山东大学20

9、012001级级材料学材料学博士研究生开题报告博士研究生开题报告陶陶瓷瓷基基复复合合材材料料微微观观结结构构及及特特性性的的理理论论研研究究二.复合材料的理论研究现状1.复合材料界面增强增韧的理论研究复合材料界面增强增韧的理论研究表面包覆材料界面结合强度的理论预测表面包覆材料界面结合强度的理论预测 张等人利用张等人利用DFT（B3lyp）方法，详细研究了方法，详细研究了BN超硬材料在其金属（超硬材料在其金属（Al）表面的包覆。微观动）表面的包覆。微观动力学研究表明：力学研究表明：Al-N键结合要强于键结合要强于Al-B键，从而键，从而推测认为对推测认为对N在在Al（001）面的优先吸附对生成面

10、的优先吸附对生成C-BN相是有利的，对相是有利的，对Al（001）面预先氮化处理有助面预先氮化处理有助于于C-BN在铝基体的吸附在铝基体的吸附.山东大学山东大学20012001级级材料学材料学博士研究生开题报告博士研究生开题报告陶陶瓷瓷基基复复合合材材料料微微观观结结构构及及特特性性的的理理论论研研究究二.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增强增韧的理论研究复合材料界面能的预测复合材料界面能的预测 BABA 分别计算两种材料表面的能量及形成复合界面的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。能量，获得吸附能预测材料表面的结合能。山东大学

11、山东大学20012001级级材料学材料学博士研究生开题报告博士研究生开题报告陶陶瓷瓷基基复复合合材材料料微微观观结结构构及及特特性性的的理理论论研研究究二.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增强增韧的理论研究陶瓷材料间韧化机制的简单模型陶瓷材料间韧化机制的简单模型 Painter等人使用局域密度近似等人使用局域密度近似（LDA）方法，在方法，在氮化硅（氮化硅（Si3N4）和氧化铝和氧化铝（Al2O3）复合材料的烧复合材料的烧结性能研究中，以偶合四面体团簇模型结性能研究中，以偶合四面体团簇模型（右图右图）研研究了基体相究了基体相（Si3N4）与形成的玻璃相（与形成的玻璃相（）

12、的界面各种组分变化的相对稳定能（键能）。）的界面各种组分变化的相对稳定能（键能）。计算结果认为，在计算结果认为，在Si3N4基体上优先形成基体上优先形成Al-N键，键，铝原子的优先占位促进了铝原子的优先占位促进了SiAlON的指数增长，交的指数增长，交叉网络键模型促进了界面的强化。叉网络键模型促进了界面的强化。山东大学山东大学20012001级级材料学材料学博士研究生开题报告博士研究生开题报告陶陶瓷瓷基基复复合合材材料料微微观观结结构构及及特特性性的的理理论论研研究究二二.研究现状研究现状2.氧化锆相变机制的研究氧化锆相变机制的研究表面化学理论表面化学理论应力腐蚀理论应力腐蚀理论 阳离子阳离子

13、-空位扩散理论空位扩散理论 山东大学山东大学20012001级级材料学材料学博士研究生开题报告博士研究生开题报告陶陶瓷瓷基基复复合合材材料料微微观观结结构构及及特特性性的的理理论论研研究究二.氧化锆陶瓷的研究现状1.相变机制的研究相变机制的研究表面化学理论表面化学理论应力腐蚀理论应力腐蚀理论 阳离子阳离子-空位扩散理论空位扩散理论 1 lang认为由于认为由于Y3+从内部向表面扩散与吸附水分子从内部向表面扩散与吸附水分子反应形成反应形成Y（OH）3,在在Y2O3含量低的地方成为含量低的地方成为m相形相形核的有利位置，使相变从表面向内发展；核的有利位置，使相变从表面向内发展；2 Schubert

14、认为认为Y3+不可能从内部向表面扩散，而不可能从内部向表面扩散，而是吸附的水从点阵中向内扩散。是吸附的水从点阵中向内扩散。3 Yoshimara任为任为Y（OH）3晶体的形成是不可能的，晶体的形成是不可能的，而是水在表面吸附解离形成而是水在表面吸附解离形成Zr-OH或或Y-OH导致应力集导致应力集中发生相变中发生相变缺陷：表面化学理论的提出，基于水提高缺陷：表面化学理论的提出，基于水提高t-M相变速率，相变速率，但不能解释惰性气氛中时效试样。但不能解释惰性气氛中时效试样。山东大学山东大学20012001级级材料学材料学博士研究生开题报告博士研究生开题报告陶陶瓷瓷基基复复合合材材料料微微观观结结

15、构构及及特特性性的的理理论论研研究究二.氧化锆陶瓷的研究现状2.相变机制的研究相变机制的研究表面化学理论表面化学理论应力腐蚀理论应力腐蚀理论 阳离子阳离子-空位扩散理论空位扩散理论 Schumauder等人认为时效过程并不单独由水的表面等人认为时效过程并不单独由水的表面化学吸附造成，而是由化学吸附造成，而是由Y2O3在缺陷表面或在在缺陷表面或在t相晶粒相晶粒内不均匀分布造成的不均匀应力和水共同作用结果。内不均匀分布造成的不均匀应力和水共同作用结果。山东大学山东大学20012001级级材料学材料学博士研究生开题报告博士研究生开题报告陶陶瓷瓷基基复复合合材材料料微微观观结结构构及及特特性性的的理理

16、论论研研究究二.氧化锆陶瓷的研究现状2.相变机制的研究相变机制的研究表面化学理论表面化学理论应力腐蚀理论应力腐蚀理论 阳离子阳离子-空位扩散理论空位扩散理论 1 Nakanishi等人首先提出等人首先提出Y2O3-ZrO2陶瓷中陶瓷中t-m相变是一种受氧相变是一种受氧离子短程扩散控制的类贝氏体相变。离子短程扩散控制的类贝氏体相变。2 国内许祖耀、路新瀛等人认为国内许祖耀、路新瀛等人认为CeO2-ZrO2的等温相变是受氧扩散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。相变。3 郑秀华研究认为相变过程不仅存在氧离子郑秀华研究认为相变过程不仅存在氧离子-空