讀博第一步計(jì)劃書

1、讀博第一步計(jì)劃書讀博計(jì)劃書您好我是*,正是源于對(duì)材料領(lǐng)域知識(shí)的興趣，以及對(duì)行業(yè)的前景非常 認(rèn)可，選擇材料科學(xué)與工程學(xué)院攻讀博士，并繼續(xù)探索有關(guān)新材料的未知領(lǐng)域也是 我對(duì)科學(xué)的崇尚，希望能夠在這一領(lǐng)域有所成就。貴校是一所綜合性多科大學(xué)，學(xué) 術(shù)和科研非常出色，有著濃厚的歷史和文化底蘊(yùn)。材料學(xué)院不管是硬件還是軟件都 具有很強(qiáng)的實(shí)力。高質(zhì)量教學(xué)和學(xué)術(shù)積淀的感染，使我對(duì)進(jìn)一步攻讀有更加堅(jiān)定的 信心。在碩士期間，我已經(jīng)修讀課程包括材料物理、材料化學(xué)、材料導(dǎo)論、材料數(shù)學(xué) 等專業(yè)課及包括綜合英語、自然辯證法與科學(xué)社會(huì)主義等通識(shí)課，具有扎實(shí)的材料 科學(xué)理論基礎(chǔ);熟練使用微波水熱設(shè)備、傳統(tǒng)水熱設(shè)備、快速行星式球磨

2、機(jī)、電子 分析天平、馬弗爐、高溫爐、干燥箱、功率可調(diào)變頻超聲波發(fā)生器及真空熱壓燒結(jié) 爐等專業(yè)設(shè)備;掌握機(jī)械合金化和熱壓燒結(jié)制備金屬間化合物及高溫復(fù)合材料的技 術(shù)、制備方法及用途。研究生階段主攻方向?yàn)門iSiC三元層狀結(jié)構(gòu)材料的研究。三 元層狀結(jié)構(gòu)材料綜合了陶瓷與金屬的諸多優(yōu)勢(shì)，像金32屬一樣，常溫下具有很好的導(dǎo)熱、導(dǎo)電性能以及較高的彈性模量和適度的延展 性。同時(shí)，TiSiC還具有類同陶瓷一樣很好的高溫強(qiáng)度、熱穩(wěn)定性能，耐腐蝕、耐 磨性能和抗氧化性32能，以及較好的硬度、抗熱震性和屈服強(qiáng)度。在高溫下TiSiC能保持高強(qiáng)度易 加工性，其32韌性也較好。更為突出的是其可以用傳統(tǒng)的加工方式進(jìn)行加工，并

3、具有比二硫 化鋁和石墨更低的超低磨擦系數(shù)和優(yōu)良的自潤滑性能。這些優(yōu)異的性能使具備廣闊 的應(yīng)用范圍和應(yīng)用前景，并因此成為新材料研究的重點(diǎn)對(duì)象。鑒于以上敘述，我以Ti粉、Si粉和活性C粉為原料，經(jīng)高能球磨后，在熱壓燒結(jié)條件下制備TiSiC層 狀材料?；赥iAlC與TiSiC具有323232相同的結(jié)構(gòu)和相似的性能，以及鋁的低 熔點(diǎn)特點(diǎn)，提出了在起始原料中摻加少量A1作為TiSiC合成的反應(yīng)助劑的方法;探 討了合成單相致密TiSiC材料的制備過程。通過XRD、3232SEM和熱力學(xué)等分析，研究了高能球磨與熱壓燒結(jié)兩工藝對(duì)產(chǎn)物的組成及性能 的影響，分析了合成材料的顯微結(jié)構(gòu)特征、物理性能和高溫氧化性能以

4、及Ti-Si-C 體系反應(yīng)合成機(jī)理。另外參與課題“TiAlC和TiAlC材料的研究”的研究任務(wù);指 導(dǎo)完成本科畢業(yè)論文“高能232球磨合成TiAlC可加工陶瓷材料的研究”和“TiSiC可加工材料的合成研 究”。以上這些工232作為我以后在讀博期間的學(xué)習(xí)打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。在博士期間計(jì)劃繼續(xù)學(xué)習(xí)有關(guān)新材料的合成與制備及微觀結(jié)構(gòu)和性能，新型材 料的制備及分析技術(shù)，并希望在金屬領(lǐng)域也有探索。努力在金屬材料微觀結(jié)構(gòu)及性 能方面有所收獲，利用實(shí)驗(yàn)的設(shè)施與條件開展一定的科學(xué)研究，并重點(diǎn)學(xué)習(xí)探討了 合成單相致密新型材料的制備過程。通過XRD、SEM和熱力學(xué)及性能分析等，研究了新工藝對(duì)合成新材料 的相組成及性能

5、的影響，分析合成材料的顯微結(jié)構(gòu)特征、物理性能和高溫氧化性能 以及體系反應(yīng)合成機(jī)理。在傳統(tǒng)的金屬材料中，孔洞（宏觀的或微觀的）被認(rèn)為是一種缺陷，因?yàn)樗鼈兺?往產(chǎn)生裂紋形成對(duì)材料的理化性能及力學(xué)性能產(chǎn)生不利影響，但是，當(dāng)材料中的孔 洞數(shù)量增加到一定程度時(shí)，材料就會(huì)因孔洞的存在而產(chǎn)生一些奇異的功能，從而形 成一類新的材料，這就是多孔金屬材料。該類材料具有良好吸能性能、高阻尼性 能、吸聲性能、電磁屏蔽性能和良好的導(dǎo)熱導(dǎo)電性能。超輕多孔材料作為這類材料 的代表國防科技領(lǐng)域及環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。目前為止，已開發(fā)的制備多孔金屬的方法很多，涉及到的領(lǐng)域也非常廣。根據(jù) 在制備過程中金屬所處的狀態(tài)，可

6、將多孔金屬的制備工藝分為以下三大類:液相 法、粉末冶金法和沉積法。1液相法:液相法包括的種類比較多，且較易制備大塊的多孔金屬和產(chǎn)量高， 成為多孔金屬材料制備的主要手段，液相法主要包括以下幾種：1）顆粒滲流法:顆 粒滲流法原理是首先將顆粒在模具內(nèi)壓實(shí)，烘干形成預(yù)制塊。然后通過壓力將金屬 液滲入中，并強(qiáng)烈攪拌使空心小球分散，最后得到空心球與金屬基體形成的多孔金 屬材料?？招那蜩T造法的特點(diǎn)是孔徑和孔隙率易于控制，材料綜合力學(xué)性能好。2） 精密鑄造法:精密鑄造法是首先用耐火材料漿料填滿海綿狀泡沫塑料的孔隙，待耐 火材料固化后，加熱除去塑料，即形成一個(gè)多孔預(yù)制塊體。然后把液態(tài)金屬液澆入 到預(yù)制塊上，加壓

7、滲流，這一點(diǎn)類似于滲流過程。最后再除去耐火材料，就形成與 原來海綿狀塑料結(jié)構(gòu)相同的多孔金屬材料。3）熔融金屬發(fā)泡法:熔融金屬發(fā)泡工藝 可分為發(fā)泡劑發(fā)泡和通氣發(fā)泡，前者是在熔融的金屬液中加入發(fā)泡劑（如TiH）; 后者則是在金屬液中通入氣體（如臨性氣體）。這兩種工藝的共同特點(diǎn)是可制備孔 隙2率高、尺寸大、閉孔結(jié)構(gòu)的多孔金屬，但過程控制較為復(fù)雜，孔結(jié)構(gòu)分布均勻 性不高。4）空心球鑄造法:空心球鑄造法的原理是先采用商用酚醛塑料小球在悟性 氣體環(huán)境中加熱直至塑料碳化，形成中空的小球。然后將這些中空的小球加入到金 屬液三明治式的復(fù)合材料，而且孔隙率較高，孔分布均勻。2粉末冶金法:粉末冶金法主要包括粉末燒結(jié)

8、發(fā)泡法、燒結(jié)-脫溶法、松散粉末 燒結(jié)法、中空球燒結(jié)法等。1）粉末燒結(jié)發(fā)泡法這種工藝是首先將金屬粉末和相應(yīng)的 發(fā)泡劑按一定比例均勻混合，發(fā)泡劑可以是金屬氫化物、半成品，最后將此半成品 加熱到接近或高于混合物熔點(diǎn)的溫度，使發(fā)泡劑分解、金屬熔化，從而形成多孔泡 沫材料。此種方法易于制作近半成品的零件和到顆粒預(yù)制塊的間隙中，最后將顆粒溶除即可得到通孔結(jié)構(gòu)的多孔 金屬材料。2）燒結(jié)-脫溶法這種制備一匚藝首先是將金屬粉末和可去除填充顆粒均勻 混合，其中可去除填充顆粒一般包括兩類，一類為可溶于水或其它溶劑的鹽（如 NaCl等），一類為可分解有機(jī)物（如尿素、碳酸氫氨等），均混后把混合物壓制成 致密的半成品，然

9、后在合適的溫度燒結(jié)。若填充顆粒為可分解有機(jī)物，則燒結(jié)過程 中顆粒會(huì)分解氣化，若填充顆粒為可溶性鹽，則在燒結(jié)后可用溶劑將其溶去便得到 多孔金屬材料。3）松散粉末燒結(jié)法是把松散狀態(tài)的金屬粉末不經(jīng)壓實(shí)直接進(jìn)行燒結(jié) 的方法。此種方法可用于生產(chǎn)多孔金屬電極。4）中空球燒結(jié)法通過將金屬中空球燒 結(jié)，使之?dāng)U散結(jié)合而制造多孔材料的方法。此方法制造的多孔材料兼有通孔和閉 孔。金屬中空球可通過下述方法制備:在球形樹脂上化學(xué)沉積或電沉積一層金屬， 然后將樹,或?qū)渲蚝徒饘俜垡煌旌?隨后燒結(jié)使金屬粉結(jié)合，同時(shí)樹脂球揮發(fā)。 脂除去3沉積法:沉積法主要包括金屬氣相蒸發(fā)沉積法、原子濺射沉積法和電化學(xué)沉 積法三種。1）金

10、屬氣相蒸發(fā)沉積法在較高格性氣氛中，緩慢蒸發(fā)金屬材料，蒸發(fā)出 來的金屬原子在前進(jìn)過程中與悟性氣體發(fā)生一系列碰撞作用，使之迅速失去動(dòng)能， 從而部分凝聚起來與高壓情性氣體原子碰撞在悟性氣體的壓力下，元素原子在飛濺 路程中金屬原子一方面捕獲氣體原子，另一方面凝聚成金屬液滴，然后到達(dá)襯底。 在襯底上獲得均勻包裹氣體原子的金屬體，最后在高于金屬熔點(diǎn)的溫度下把金屬加 熱足夠長的時(shí)間使捕獲的氣體膨脹，形成多孔金屬材料。這種方法的特點(diǎn)是孔結(jié)構(gòu) 非常理想，但成本昂貴、不易制備大件。2）電化學(xué)沉積法是以聚氨基甲酸乙脂發(fā)泡 材料為骨架，進(jìn)行電解沉積，然后加熱去除有機(jī)聚合物骨架，得到多孔金屬材料。4多孔金屬材料的主要性

11、能多孔金屬材料作為一類區(qū)別于致密材料的新型材料，具有一些其基體或母體所 不具備的特殊性能和功能，主要有吸能性能、吸聲性能電磁屏蔽、導(dǎo)熱和導(dǎo)電性 能、質(zhì)輕、易加工、耐高溫。吸能性能:當(dāng)多孔金屬材料受到外加教荷時(shí)，因屈服強(qiáng)度低很容易發(fā)生變形， 而且變形量大、流動(dòng)應(yīng)力低，在變形過程中通過孔的變形、坍塌、破裂、胞壁摩擦 等形式消耗大量能量而不使應(yīng)力升高，從而能有效地吸收沖擊能。這種在較低應(yīng)力 水平下吸收大量沖擊能的特征正是沖擊緩沖所需要的。高阻尼性能：多孔金屬材料可看作是由三維網(wǎng)絡(luò)狀金屬骨架與孔洞所組成的兩 相復(fù)合材料。除了孔洞與金屬基體之間所形成的界面外，材料內(nèi)部還存在其它大量 微觀的（主要是位錯(cuò)）

12、和宏觀的（較小的孔洞和裂紋）缺陷，其組織狀態(tài)和缺陷分布極 不均勻。因此，當(dāng)外力作用于多孔金屬材料上時(shí)，將在基體中產(chǎn)生不均勻的應(yīng)變，特別是在孔洞（宏觀的 或微觀的）或裂紋附近，其應(yīng)變情況更為復(fù)雜，從而引起缺陷區(qū)域原子重排。缺陷 區(qū)的這種響應(yīng)是粘滯性的，因而引起粘滯性應(yīng)變，造成能量的損耗，導(dǎo)致材料的阻 尼增加。吸聲性能:多孔金屬材料的高孔隙率結(jié)構(gòu)使其具有良好的吸聲性能。一般來 講，通孔或半通孔多孔金屬的吸聲效果比閉孔的好。多孔金屬材料的吸聲機(jī)制主要 可歸為兩種，即聲波經(jīng)過多孔金屬時(shí)流動(dòng)阻力的升高造成的粘性損失以及聲波與孔 洞表面熱量交換造成的熱損失。電磁屏蔽、導(dǎo)熱和導(dǎo)電性能：多孔金屬具有良好的導(dǎo)電

13、性和很高的比表面積， 因此具備很高的電磁屏蔽性能，即良好的吸收和反射電磁波的能力，同時(shí)乂具有良 好的導(dǎo)熱性能。多孔金屬材料具有良好的理化性能和力學(xué)性能，因而可以作為功能 材料和結(jié)構(gòu)材料，具有良好的應(yīng)用前景。在校期間，我會(huì)根據(jù)學(xué)校實(shí)驗(yàn)條件擬采用精密鑄造法制備多孔金屬材料并對(duì)其 微觀結(jié)構(gòu)和各項(xiàng)性能進(jìn)行分析。多孔金屬材料的制備工藝很多，可以滿足多樣化的 需求，可以根據(jù)不同的應(yīng)用需求采用不同的制備工藝。部分制備工藝在結(jié)構(gòu)的可控 性、孔徑的均勻性、樣品的大尺寸化等方面仍存在局限性，因而制備工藝還需要進(jìn) 一步的探索和完善。隨著工業(yè)和科技的進(jìn)步，人們對(duì)多孔金屬材料的需求量越來越 大，要求也越來越高，但目前的研究也只是涉及到了多孔金屬材料的一部分性能特 點(diǎn)，相當(dāng)多的潛在價(jià)值尚未被開發(fā)出來，或僅局限在實(shí)驗(yàn)室階段，因而對(duì)多孔金屬 材料制備和性能的研究有著廣闊的前景。我的總體學(xué)習(xí)目標(biāo)是通過在讀博的短期研修增強(qiáng)自己對(duì)多孔金屬材料制備及性 能的認(rèn)識(shí)、對(duì)新材料的研究進(jìn)展與未來方向有更清晰的了解。博士入學(xué)后三周內(nèi)， 在導(dǎo)師指導(dǎo)下作好個(gè)人課程學(xué)習(xí)計(jì)劃，并報(bào)院（系、所）研究生主管部門備案。查閱 文獻(xiàn)