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低摩擦碳化硅复合陶瓷的制备及机理的开题报告

一、选题背景及意义

在现代工业生产中，机械零部件常常在高速、高温、高载荷等环境条件下工作，长期的高负荷工作会使机械零部件表面磨损加剧，从而降低其使用寿命。为了解决这一问题，需要开发出低摩擦、耐磨损的材料来制造机械零部件。碳化硅作为一种优良的耐高温、耐磨损材料，被广泛应用于制造机械零部件中。但是，碳化硅在摩擦过程中容易产生氧化物，从而导致机械零部件的磨损加剧。

复合陶瓷材料是一种新型的高性能材料。将不同的陶瓷颗粒在不同的烧结条件下制备成复合陶瓷材料，能够满足不同工况下的使用要求。低摩擦碳化硅复合陶瓷具有低摩擦系数、高硬度、耐磨损等优点，被广泛应用于制造高速摩擦副、石油钻头等领域。因此，研究低摩擦碳化硅复合陶瓷的制备及机理，对于提高机械零部件的使用寿命，推动工业发展具有重要意义。

二、研究内容

本次研究的主要内容为低摩擦碳化硅复合陶瓷的制备及机理研究。具体包括以下几个部分：

1.不同碳化硅颗粒的选择和制备。通过测试不同粒径、不同形状、不同掺杂元素的碳化硅颗粒的性能及制备工艺，确定最佳的碳化硅颗粒选择及制备方案。

2.不同复合陶瓷烧结工艺的测试及优化。通过测试不同烧结工艺对低摩擦碳化硅复合陶瓷性能的影响，优化最佳的烧结工艺。

3.复合陶瓷的结构与性能分析。通过扫描电子显微镜观察复合陶瓷的微观结构，测试其物理力学性能及低摩擦性能。

4.机理分析。通过对复合陶瓷的结构进行分析，探讨其低摩擦机理、硬度、耐磨损性能和氧化行为等机理问题。

三、研究方法

本研究采用了以下研究方法：

1.碳化硅颗粒制备方法：化学气相沉积法。

2.复合陶瓷制备方法：SPS烧结法。

3.基础性能测试：包括碳化硅颗粒的结构、物理力学性能测试。

4.低摩擦性能测试：包括摩擦系数、磨损率等。

5.组织结构分析方法：扫描电子显微镜、透射电子显微镜分析。

四、预期成果

1.确定最佳的碳化硅颗粒选择及制备方案，为低摩擦碳化硅复合陶瓷制备提供参考。

2.优化最佳的烧结工艺，提高低摩擦碳化硅复合陶瓷的性能。

3.研究复合陶瓷的结构与性能，为该类材料的应用提供一定的理论基础。

4.探讨低摩擦机理、硬度、耐磨损性能和氧化行为等机理问题，为该类材料在摩擦领域的应用提供理论支持。

五、参考文献

[1]ChenB,QianY,YangN.PreparationandwearbehaviorofSiC/AlNcompositeswithadditionofmetallicAg[J].JournalofCompositeMaterials,2014,48(25):3103-3111.

[2]ZhangL,QianY,YangN.EffectofadditivesonthemicrostructureandpropertiesofSiC-basedceramics[J].JournaloftheAmericanCeramicSociety,2015,98(2):438-441.

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