熱膨脹失配簡介

熱膨脹失配，組成陶瓷材料的不同物相之間熱膨脹系數(shù)的差異。在高溫制備工藝結(jié)束冷卻后往往在材料中形成殘余應(yīng)力。

晶格失配是指由于襯底和外延層的晶格常數(shù)不同而產(chǎn)生的失配現(xiàn)象

當(dāng)在某種單晶襯底上生長另一種物質(zhì)的單晶層時,由于這兩種物質(zhì)的晶格常數(shù)不同,會在生長界面附近產(chǎn)生應(yīng)力,進(jìn)而產(chǎn)生晶體缺陷——失配位錯.通常把這種由于襯底和外延層的晶格常數(shù)不同而產(chǎn)生的失配現(xiàn)象叫晶格失配

晶格失配度 (以下簡稱失配度 ), 即晶格錯配度 ,是描述襯底和外延膜晶格匹配的參量 。晶格失配和熱膨脹系數(shù)失配不同程度地影響晶體的外延生長 ,在外延層中產(chǎn)生大量缺陷, 甚至無法生長單晶 ,影響器件的性能和壽命。 2100433B

抗熱震性是影響耐火材料高溫使用效果的重要指標(biāo)，但目前熱震穩(wěn)定性的評價指標(biāo)主要針對單一熱膨脹系數(shù)材料體系，而耐火材料在很多情況下是由兩個或多個熱膨脹系數(shù)不同的二相或多相材料組成，對此類熱膨脹失配耐火材料的熱震損傷機(jī)理尚缺少系統(tǒng)研究。本課題針對熱膨脹失配耐火材料相界面微空間的熱震穩(wěn)定機(jī)理開展研究工作，擬通過Raman Mapping研究熱震過程中相界面微空間應(yīng)力場分布與熱膨脹失配程度的關(guān)系，并以非線性彈性理論為基礎(chǔ)對熱膨脹失配界面的應(yīng)力場進(jìn)行模擬分析，進(jìn)而深入研究相界面微空間應(yīng)力分布與裂紋行為，揭示相界面微空間對熱震穩(wěn)定性的影響規(guī)律，闡明熱膨脹失配的復(fù)合耐火材料體系熱震損傷本質(zhì)機(jī)理，為提高耐火材料抗熱震穩(wěn)定性提供理論依據(jù)。

按照項目計劃的安排，針對熱膨脹失配復(fù)相耐火材料相界面微空間的熱震穩(wěn)定機(jī)理開展研究工作，研究了不同基質(zhì)相/分散相微結(jié)構(gòu)特征、力學(xué)性能、成型與燒結(jié)工藝、界面結(jié)合特性、熱膨脹失配類型與失配度等因素對熱震過程中界面應(yīng)力的影響關(guān)系，討論了物相組成、微結(jié)構(gòu)與熱失配特征對復(fù)相耐火材料熱震穩(wěn)定性的影響規(guī)律；研究了多種分散相結(jié)構(gòu)下耐火材料試樣的粉料含量、成型條件、燒成溫度等對抗熱震性能的影響規(guī)律，研究了分散相結(jié)構(gòu)對裂紋/微裂紋成核、擴(kuò)展、釘扎、偏轉(zhuǎn)等的影響規(guī)律，考察了分散相結(jié)構(gòu)對熱震應(yīng)力耗散機(jī)制的影響；以Raman光譜技術(shù)研究了熱震前后復(fù)相耐火材料熱膨脹失配相界面微空間的局域應(yīng)力對基質(zhì)相與分散相介質(zhì)譜線頻移的影響，開展了相界面微空間局域應(yīng)力場的逆向重構(gòu)；以非線性彈性理論為基礎(chǔ)對熱膨脹失配界面的應(yīng)力場進(jìn)行模擬分析，研究了相界面微空間應(yīng)力分布與裂紋行為，討論了相界面微空間對熱震穩(wěn)定性的影響規(guī)律；開展了非均質(zhì)界面Micro-Raman光譜與微區(qū)應(yīng)力研究工作，利用電鏡原位檢測技術(shù)和基于Piezotronics與Piezo-photonics原理的微納米應(yīng)力敏感器件對耐火材料相界面及裂紋特征區(qū)域進(jìn)行微觀結(jié)構(gòu)的原位表征，構(gòu)筑了一系列微納米應(yīng)力傳感器，實現(xiàn)了耐火材料相界面局域應(yīng)力場的原位檢測。迄今為止，本項目在國內(nèi)外學(xué)術(shù)期刊發(fā)表研究論文全文17篇，其中SCI收錄12篇，影響因子累計超過90，EI收錄4篇，ISTP收錄5篇，國內(nèi)核心刊物2篇，有5篇重要的學(xué)術(shù)論文發(fā)表在材料學(xué)領(lǐng)域頂尖期刊Adv Mater和Nano Lett上；國際和國內(nèi)學(xué)術(shù)會議報告5次；出版學(xué)術(shù)著作1部；申請國家發(fā)明專利3項。目前，該研究已經(jīng)基本完成預(yù)定計劃。