某大学博士生开题报告课件

Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,山东大学,2018,级,材料学,博士研究生开题报告,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,XX,导 师：,XX,教授,山东大学2018级材料学博士研究生开题报告研究题目：陶瓷基复,山东大学,2018,级,材料学,博士研究生开题报告,陶瓷基复合材料微观结构及特性的理论研究,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2018级材料学博士研究生开题报告陶瓷基复合材料微观,山东大学,2018,级,材料学,博士研究生开题报告,陶瓷基复合材料微观结构及特性的理论研究,一,.,选题背景,1,陶瓷基复合材料的性能及特点,2,实验研究的局限性,3,课题的提出意义及来源,山东大学2018级材料学博士研究生开题报告陶瓷基复合材料微观,山东大学,2018,级,材料学,博士研究生开题报告,陶瓷基复合材料微观结构及特性的理论研究,一,.,选题背景,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，如塑性、强度和抗蠕变能力等。,1.,陶瓷基复合材料的性能及特点,山东大学2018级材料学博士研究生开题报告陶瓷基复合材料微观,山东大学,2018,级,材料学,博士研究生开题报告,陶瓷基复合材料微观结构及特性的理论研究,一,.,选题背景,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,影响规律得不到很好的解释,，而这正是影响复合材料性质改变的本质原因,。,2.,实验研究的局限性,山东大学2018级材料学博士研究生开题报告陶瓷基复合材料微观,山东大学,2018,级,材料学,博士研究生开题报告,陶瓷基复合材料微观结构及特性的理论研究,一,.,选题背景,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，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。,3.,课题的提出意义及来源,山东大学2018级材料学博士研究生开题报告陶瓷基复合材料微观,山东大学,2018,级,材料学,博士研究生开题报告,陶瓷基复合材料微观结构及特性的理论研究,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,表面包覆材料界面结合强度的理论预测,张等人利用,DFT(B3lyp),方法，详细研究了,BN,超硬材料在其金属（,Al,）表面的包覆。微观动力学研究表明：,Al-N,键结合要强于,Al-B,键，从而推测认为对,N,在,Al(001),面的优先吸附对生成,C-BN,相是有利的，对,Al(001),面预先氮化处理有助于,C-BN,在铝基体的吸附,.,山东大学2018级材料学博士研究生开题报告陶瓷基复合材料微观,山东大学,2018,级,材料学,博士研究生开题报告,陶瓷基复合材料微观结构及特性的理论研究,二,.,研究现状,1.,复合材料界面增强增韧的理论研究,复合材料界面能的预测,B,A,B,A,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。,山东大学2018级材料学博士研究生开题报告陶瓷基复合材料微观,山东大学,2018,级,材料学,博士研究生开题报告,陶瓷基复合材料微观结构及特性的理论研究,二,.,研究现状,1.,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,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,),研究了基体相,(Si3N4),与形成的玻璃相（）的界面各种组分变化的相对稳定能（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,SiAlON,的指数增长，交叉网络键模型促进了界面的强化。,山东大学2018级材料学博士研究生开题报告陶瓷基复合材料微观,山东大学,2018,级,材料学,博士研究生开题报告,陶瓷基复合材料微观结构及特性的理论研究,二,.,研究现状,2.,氧化锆相变机制的研究,表面化学理论,应力腐蚀理论,阳离子,-,空位扩散理论,山东大学2018级材料学博士研究生开题报告陶瓷基复合材料微观,山东大学,2018,级,材料学,博士研究生开题报告,陶瓷基复合材料微观结构及特性的理论研究,二,.,氧化锆陶瓷的研究现状,1.,相变机制的研究,表面化学理论,应力腐蚀理论,阳离子,-,空位扩散理论,1 lang,认为由于,Y3+,从内部向表面扩散与吸附水分子反应形成,Y(OH)3,在,Y2O3,含量低的地方成为,m,相形核的有利位置，使相变从表面向内发展；,2 Schubert,认为,Y3+,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。,3 Yoshimara,任为,Y(OH)3,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,导致应力集中发生相变,缺陷：表面化学理论的提出，基于水提高,t-M,相变速率，但不能解释惰性气氛中时效试样。,山东大学2018级材料学博士研究生开题报告陶瓷基复合材料微观,山东大学,2018,级,材料学,博士研究生开题报告,陶瓷基复合材料微观结构及特性的理论研究,二,.,氧化锆陶瓷的研究现状,2.,相变机制的研究,表面化学理论,应力腐蚀理论,阳离子,-,空位扩散理论,Schumauder,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,Y2O3,在缺陷表面或在,t,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。,山东大学2018级材料学博士研究生开题报告陶瓷基复合材料微观,山东大学,2018,级,材料学,博士研究生开题报告,陶瓷基复合材料微观结构及特性的理论研究,二,.,氧化锆陶瓷的研究现状,2.,相变机制的研究,表面化学理论,应力腐蚀理论,阳离子,-,空位扩散理论,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。,2,国内许祖耀、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，而且还可能有阳离子,-,空位扩散，掺杂导致,Zr-O,配位层中空位数目的减少，从而降低了四方相的稳定性。,4,最近罗曼光谱对氧化锆表面吸附,SO42-,和,Y2O3,稳定的氧化锆研究表明，,t-m,相变开始于表面并逐渐到体内，,SO42-,表面酸化的氧化锆在,600,度还几乎没发生相变，,Y2O3,稳定的氧化锆在,800,度尽管表面发生了相变，但体内氧化锆体内仍保持四方相。,山东大学2018级材料学博士研究生开题报告陶瓷基复合材料微观,山东大学,2018,级,材料学,博士研究生开题报告,陶瓷基复合材料微观结构及特性的理论研究,二,.,研究现状,3.,存在问题,陶瓷材料的界面的研究侧重于金属与陶瓷材料的表面，而对陶瓷材料与陶瓷材料和陶瓷材料与金属间化合物的微观理论研究较少，对它们界面结合的择优取向和成分变化影响的理论研究还罕见报道。,对氧化锆基陶瓷材料的相变规律缺乏统一的理论指导，相变机制的研究主要集中于,Y2O3-ZrO2,体系，而对,CeO2,、,MgO,、,CaO,的研究相对较少特别是阴离子,N,、,C,粒子掺杂影响则更少，有关的动力学数据少而不完善，而且实验结果对氧化锆等温相变机制还存在矛盾,。,山东大学2018级材料学博士研究生开题报告陶瓷基复合材料微观,山东大学,2018,级,材料学,博士研究生开题报告,陶瓷基复合材料微观结构及特性的理论研究,三,.,研究内容和方法,1.,建立合适模型,2.,计算,3.,对照实验和理论结果,1,建立并优选氧化锆及其它材料晶胞、表面,（,100,）、（,110,）和（,111,）,和团簇（,Cluster,）的模型,3,建立氧化锆（,100,）、（,110,）和（,111,）表面和各种晶胞的空位（氧空位）和掺杂（氧离子置换锆离子，氮原子置换氧离子造成空位，碳原子占据间隙位）,山东大学2018级材料学博士研究生开题报告陶瓷基复合材料微观,山东大学,2018,级,材料学,博士研究生开题报告,陶瓷基复合材料微观结构及特性的理论研究,三,.,研究内容和方法,1.,建立合适模型,2.,计算,3.,对照实验和理论结果,1.,计算时以空位为中心选取不同的氧原子,-,空位扩散途径，对所选取的模型考虑不同阳离子置换和阴离子置换进行静态势能面扫描和单点能计算，结合实验结果，对得到吸附扩散动力学数据进行系统分析，探明影响氧化锆相变的规律。,2.,计算优选的各种材料的稳定团簇，使用半经验、密度泛函和动力学方法以优选的团簇复合研究氧化锆增强增韧金属，氧化物陶瓷、非氧化物陶瓷和金属间化合物不同表面的择优结合的吸附能进行理论定性预测，考虑不同添加剂和成分对界面结合强度的影响,对实验操作进行理论指导。,山东大学2018级材料学博士研究生开题报告陶瓷基复合材料微观,山东大学,2018,级,材料学,博士研究生开题报告,陶瓷基复合材料微观结构及特性的理论研究,三,.,研究内容和方法,1.,建立合适模型,2.,计算,3.,对照实验和理论结果,3.,利用高分辨电子显微镜（,HREM),、电子衍射、中子散射、,x,射线光电子能谱（,XPS,）对典型试样晶界原子排列方式、键合形式、配位方式、掺杂原子偏聚以及缺陷的组态进行直接的观察和分析，结合理论结果建立,ZrO2,纳米陶瓷微观结构与性能之间的关系模型。,山东大学2018级材料学博士研究生开题报告陶瓷基复合材料微观,山东大学,2018,级,材料学,博士研究生开题报告,陶瓷基复合材料微观结构及特性的理论研究,四,.,技术路线,建立和优选氧化锆等材料的晶胞、团簇和缺陷模型,空位和离子扩散的动力学计算,对照实验结果和理论结果,指导确立最佳模型和添加剂,氧化锆相变机制综合分析,1.,统一,ZrO,2,陶瓷,相变机制并建立其相变动力学数据,2.,建立,ZrO,2,复相陶瓷微观结构与性能的关系,调整所选取模型,不同添加剂对界面结合强度的影响计算,典型试样微观检测和力学性能测试,山东大学2018级材料学博士研究生开题报告陶瓷基复合材料微观,山东大学,2018,级,材料学,博士研究生开题报告,陶瓷基复合材料微观结构及特性的理论研究,五,.,本课题的创新点,国内外尚无对氧化锆相变机制开展系统的动力学研究。本课题首次对氧化锆相变机制开展系统的动力学研究，从动力学上解释其相变机制的内在原因,从理论与实验上首次对,Fe3Al,增韧增强,ZrO2,陶瓷的机制进行研究。,山东大学2018级材料学博士研究生开题报告陶瓷基复合材料微观,山东大学,2018,级,材料学,博士研究生开题报告,陶瓷基复合材料微观结构及特性的理论