氧化鋯基納米陶瓷工模具材料研制及其應(yīng)用基礎(chǔ)研究的開(kāi)題報(bào)告

氧化鋯基納米陶瓷工模具材料研制及其應(yīng)用基礎(chǔ)研究的開(kāi)題報(bào)告一、研究背景和意義氧化鋯基陶瓷具有高硬度、高強(qiáng)度、高熔點(diǎn)、耐磨性、耐腐蝕性等優(yōu)異性能，是航空、航天、醫(yī)療、電子等領(lǐng)域重要的結(jié)構(gòu)材料。其中，氧化鋯基納米陶瓷因其具有優(yōu)異的高溫耐磨性、高強(qiáng)度和高韌性等性能，被廣泛地應(yīng)用于高溫磨損、高速切削和高精度成形加工等方面。然而，當(dāng)前氧化鋯基納米陶瓷的制備工藝和工藝裝備存在著一些瓶頸性問(wèn)題，如制備成本高、難以準(zhǔn)確控制材料微觀結(jié)構(gòu)和性能、加工難度大等。隨著先進(jìn)制造技術(shù)的不斷發(fā)展，氧化鋯基納米陶瓷精密制造的需要越來(lái)越迫切，因此對(duì)氧化鋯基納米陶瓷的制備工藝和工藝裝備進(jìn)行深入研究，對(duì)于提高氧化鋯基納米陶瓷的質(zhì)量和降低制造成本具有重要意義。二、研究?jī)?nèi)容和研究方法本研究的主要內(nèi)容是氧化鋯基納米陶瓷工模具材料的研制和應(yīng)用基礎(chǔ)研究。具體研究?jī)?nèi)容包括：1.氧化鋯基陶瓷材料的制備方法研究。本研究將采用固態(tài)反應(yīng)法、溶膠-凝膠法、化學(xué)氣相沉積法等不同的制備方法，通過(guò)不同的工藝條件、不同的制備參數(shù)，獲得氧化鋯基陶瓷材料。2.氧化鋯基陶瓷材料的微觀結(jié)構(gòu)和性能表征。本研究將采用掃描電鏡、透射電鏡、X射線衍射儀、拉伸試驗(yàn)機(jī)等測(cè)試儀器，對(duì)氧化鋯基陶瓷材料的微觀結(jié)構(gòu)和性能進(jìn)行表征和研究。3.仿生學(xué)原理在氧化鋯基納米陶瓷工模具材料中的應(yīng)用。仿生學(xué)原理是一種全新的材料設(shè)計(jì)方法，能夠從生物中提取出自然界產(chǎn)生的有機(jī)結(jié)構(gòu)和機(jī)制，將其運(yùn)用于無(wú)機(jī)材料的設(shè)計(jì)和制備中，形成自然、生物化的材料結(jié)構(gòu)和性能。本研究將采用仿生學(xué)原理，將生物體中自帶的優(yōu)異結(jié)構(gòu)和機(jī)制，運(yùn)用于氧化鋯基納米陶瓷工模具材料中。4.氧化鋯基納米陶瓷工模具材料的應(yīng)用基礎(chǔ)研究。本研究將通過(guò)實(shí)際生產(chǎn)和工業(yè)應(yīng)用，對(duì)氧化鋯基納米陶瓷工模具材料的應(yīng)用基礎(chǔ)研究進(jìn)行深入和系統(tǒng)的分析研究。本研究采用實(shí)驗(yàn)研究、仿真模擬和理論分析相結(jié)合的方法進(jìn)行研究。三、預(yù)期成果和應(yīng)用前景本研究將通過(guò)制備工藝和工藝裝備的研究，解決氧化鋯基納米陶瓷的制備成本高、難以準(zhǔn)確控制材料微觀結(jié)構(gòu)和性能、加工難度大等問(wèn)題，提出一套適合氧化鋯基納米陶瓷制備的工藝裝備，為工業(yè)生產(chǎn)提供了可靠的技術(shù)保障。同時(shí)，本研究通過(guò)仿生學(xué)原理的應(yīng)用，將生物體中優(yōu)異結(jié)構(gòu)和機(jī)制運(yùn)用于氧化鋯基納米陶瓷工模具材料中，能夠形成高性能的氧化鋯基納米陶瓷工模具材料，推動(dòng)氧化鋯基納米陶瓷與工模具行業(yè)的發(fā)展。四、研究進(jìn)度安排本研究預(yù)計(jì)在3年時(shí)間內(nèi)完成，計(jì)劃按照以下步驟進(jìn)行：第一年：完成氧化鋯基陶瓷的制備方法研究。第二年：完成氧化鋯基陶瓷材料的微觀結(jié)構(gòu)和性能表征。第三年：完成仿生學(xué)原理在氧化鋯基納米陶瓷工模具材料中的應(yīng)用和氧化鋯基納米陶瓷工模具材料的應(yīng)用基礎(chǔ)研究。五、研究經(jīng)費(fèi)及其使用計(jì)劃本研究預(yù)計(jì)需要經(jīng)費(fèi)300萬(wàn)元，經(jīng)費(fèi)的使用計(jì)劃如下：硬件設(shè)備采購(gòu)：50萬(wàn)元，用于購(gòu)買(mǎi)掃描電鏡、透射電鏡、X射線衍射儀、拉伸試驗(yàn)機(jī)等測(cè)試儀器。材料采購(gòu)：80萬(wàn)元，用于氧化鋯基陶瓷材料的制備。人員工資：100萬(wàn)元，用于研究人員的工資和福利待遇。其他支出：70萬(wàn)元，用于出差、材料耗損、租賃房租等支出。六、研究團(tuán)隊(duì)和研究條件本研究由教授擔(dān)任負(fù)責(zé)人，研究團(tuán)隊(duì)包括5名研究人員，其中碩士研究生3名，博士研究生2名。研究團(tuán)隊(duì)實(shí)驗(yàn)室面積為200平方米，擁有完善的實(shí)驗(yàn)設(shè)備和條件。同時(shí)，本研究還將得到相關(guān)企業(yè)和院所的技術(shù)支持和協(xié)作。七、參考文獻(xiàn)1.L.Wang,H.Zhang,J.Li,etal.Preparationandcharacterizationofzirconiananopowders[J].JournaloftheEuropeanCeramicSociety,2005,25(14):3117-3125.2.P.Kumar,S.Sardar,D.Chen,etal.High-strengthandhigh-toughnessnanoscaledzirconia[J].JournaloftheAmericanCeramicSociety,2012,95(1):84-89.3.Y.Zhu,Z.Huang,M.Xiao,etal.BiomorphicZrO2–SiO2compositeceramicswithfibrousskeletonreplicatedfrompineneedles[J].JournaloftheEuropeanCeramicSociety,2014,34(13):3347-3354.4.S.Lou,Y.Zhou,H.Guo,etal.Preparationandcharacterizationofzirconiaceramicsbysparkplasmasintering[J].JournalofMaterialsScience,2019,54(2):1615-1625.5.M.R.Kruk,T.P?ociński,B.Puchalska,etal.Sinteringand