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第1章 绪论1

1.1 背景1

1.2 超高温陶瓷2

1.3 内容描述4

参考文献4

第2章 超高温陶瓷研究历史概述6

2.1 超高温陶瓷6

2.2 历史上的研究8

2.3 NASA初期研究9

2.4 空军材料实验室资助的研究10

2.4.1 热力学分析和氧化行为11

2.4.2 加工、性质、氧化及测试12

2.4.3 相平衡21

2.5 总结24

致谢25

参考文献25

第3章 二硼化物基超高温陶瓷的反应过程29

3.1 引言29

3.2 合成二硼化物粉体的反应过程31

3.2.1 元素反应31

3.2.2 还原过程32

3.2.3 复合粉体的合成35

3.3 烧结中的除氧反应过程36

3.3.1 使用含B／C的化合物还原除氧37

3.3.2 通过过渡金属碳化物除氧38

3.4 反应烧结过程41

3.4.1 过渡金属与含硼化合物的反应烧结42

3.4.2 过渡金属和硼的反应烧结46

3.5 总结49

参考文献49

第4章 过渡金属二硼化物TMB2（TM＝／r，Hf，Nb，Ta，Y）的化学成键和固有弹性性质的第一性原理研究4.1 引言53

4.2 计算方法54

4.3 结果与讨论55

4.3.1 晶格常数和键长55

4.3.2 电子结构和成键性质57

4.3.3 弹性性质67

4.4 结论70

致谢70

参考文献70

第5章 超高温陶瓷的近净成型技术73

5.1 前言73

5.2 了解胶体体系：颗粒间作用力74

5.3 近净尺寸胶态成型技术81

5.3.1 采用胶态成型技术成功制备超高温陶瓷85

5.3.2 实例研究：超高温陶瓷的胶体制备及无压烧结87

5.4 总结、建议和前进之路93

致谢93

参考文献94

第6章 超高温陶瓷的烧结和致密化机理99

6.1 引言99

6.2 MB2中添加金属101

6.3 MB2中添加氮化物101

6.4 MB2中添加金属硅化物103

6.5 MB2中添加碳或碳化物106

6.6 MB2中添加SiC107

6.7 添加第三相的MB2-SiC复相材料111

6.8 烧结助剂对高温稳定性的影响115

6.9 过渡金属碳化物117

6.10 结论120

致谢121

参考文献121

第7章 超高温陶瓷基复合材料在超声速飞行环境下的应用127

7.1 引言127

7.2 连续纤维增强超高温陶瓷基复合材料的制备128

7.2.1 前驱体浸渍裂解法128

7.2.2 化学气相沉积129

7.2.3 反应熔渗法130

7.2.4 浆料浸渗裂解法132

7.2.5 组合制备方法135

7.2.6 功能梯度超高温陶瓷复合材料136

7.3 超高温陶瓷涂层137

7.4 短纤维增强超高温陶瓷基复合材料138

7.5 混杂基超高温陶瓷复合材料139

7.6 总结与展望140

参考文献141

第8章 二硼化锆基超高温陶瓷的力学性能148

8.1 引言148

8.2 室温力学性能148

8.2.1 ZrB149

8.2.2 添加SiC的ZrB2152

8.2.3 添加二硅化物的ZrB2157

8.2.4 ZrB2-MeSi2-SiC162

8.3 高温力学性能163

8.3.1 ZrB2基陶瓷弹性模量163

8.3.2 强度和断裂韧性165

8.4 结束语170

参考文献171

第9章 ZrB2和HfB2陶瓷的热导率176

9.1 简介176

9.2 ZrB2和HfB2陶瓷的导热176

9.2.1 纯ZrB2陶瓷176

9.2.2 添加固溶剂的ZrB2183

9.2.3 纯HfB2陶瓷184

9.2.4 关于纯ZrB2和HfB2的结论187

9.3 ZrB2和HfB2复合材料187

9.3.1 ZrB2复合材料的热导率187

9.3.2 HfB2复合材料的热导率197

9.3.3 关于复合材料的结论202

9.4 电子和声子对热导率的贡献202

9.4.1 ZrB2和HfB2203

9.4.2 添加SiC的ZrB2和HfB2复合材料204

9.4.3 关于ke和kp研究的结论205

9.5 结论205

参考文献206

第10章 超高温陶瓷变形行为及硬度随温度的变化211

10.1 引言211

10.2 弹性性质211

10.3 硬度217

10.4 硬度和屈服强度221

10.5 形变机制图222

10.6 位错滑移的晶格阻力223

10.7 由其他障碍物控制的位错滑移226

10.8 蠕变变形227

10.9 碳化物和硼化物变形的比较228

10.10 总结231

参考文献231

第10章 超高温陶瓷材料在高超声速气流环境中氧化行为的模拟与评价236

11.1 引言236

11.2 氧化模型238

11.3 超高温陶瓷在模拟高超声速飞行条件下的氧化行为246

11.4 模型预测结果与尖锐前缘实验的对比249

11.5 超高温陶瓷在其他测试方法中的氧化行为251

11.5.1 电弧加热氧化测试方法251

11.5.2 激光测试方法252

11.5.3 氧乙炔焰测试方法252

11.6 总结252

参考文献253

第12章 钽的碳化物：组织结构与变形特性257

12.1 钽的碳化物晶体学257

12.2 钽的碳化物的微观结构261

12.3 钽的碳化物的力学性质265

12.3.1 弹性性质265

12.3.2 TaC的塑性性质266

12.3.3 韧脆转变268

12.3.4 蠕变269

12.3.5 钽的碳化物的硬度270

12.3.6 强度271

12.3.7 断裂韧性272

12.3.8 Ta2C的塑性272

12.4 总结273

致谢273

参考文献274

第13章 TiB2279

13.1 引言279

13.2 相图、晶体结构和化学键281

13.3 TiB2粉体的合成282

13.4 过渡族金属硼化物的致密化行为284

13.4.1 无压烧结284

13.4.2 热压烧结288

13.4.3 反应制备290

13.4.4 放电等离子烧结291

13.5 TiB2的室温和高温力学性能294

13.5.1 硬度294

13.5.2 弹性模量296

13.5.3 弯曲强度296

13.5.4 抗热震性能298

13.6 TiB2的物理性能和抗氧化性能298

13.6.1 热膨胀系数和热导率298

13.6.2 物理性能对TiB2抗热震性能的影响301

13.7 TiB2的抗氧化性能301

13.8 TiB2的摩擦学性能304

13.8.1 TiB2基块体陶瓷的摩擦磨损性能304

13.8.2 TiB2涂层的摩擦性能308

13.9 TiB2陶瓷的应用309

13.10 结论309

参考文献309

第14章 第四副族的碳化物和氮化物318

14.1 背景318

14.2 第四副族碳化物321

14.3 制备与工艺322

14.4 力学和物理性能323

14.5 超高温陶瓷碳化物及氮化物的氧化324

14.6 超高温陶瓷碳化物的氧化326

14.7 超高温陶瓷氮化物330

14.8 制备、扩散和相形成332

14.9 力学和物理性能332

14.10 氮化物的氧化333

14.11 结论与未来研究337

致谢339

参考文献339

第15章 超高温陶瓷和MAX相的核应用345

15.1 未来的核反应堆345

15.2 核陶瓷的现状347

15.3 未来的核陶瓷350

15.4 非氧化物核燃料352

15.4.1 复合燃料354

15.4.2 惰性基体燃料357

15.4.3 其他燃料包覆应用358

15.5 其他可能的未来的裂变和聚变应用359

15.6 核系统的热力学360

15.7 结论362

参考文献362

第16章 UHTC热结构：表征、设计和地面／飞行试验366

16.1 引言366

16.2 热防护系统：原理样件和试验构件367

16.3 鼻锥帽样件的等离子烧蚀试验374

16.4 EXPERT计划：计算流体力学软件模拟计算和等离子风洞试验验证375

16.5 “SHARK”验证器飞行试验378

16.6 后续研究380

参考文献380