【摘 要】
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超高温陶瓷材料不仅具有超高的熔点,还具有高热导率、高化学惰性以及高硬度等特点,被视为可应用于极端环境中的潜力材料。在超高温陶瓷中,ZrB2由于其特殊的化学键,具有高强度和高导电性,使其具有应用于航空、航天以及核工业等领域的潜力。然而,ZrB2在高温下（＞600℃）容易与氧气反应,导致材料失效。国内外主要围绕ZrB2在大气环境中的高温氧化行为和机理等方面进行研究,对复杂环境（如水氧耦合环境）中ZrB
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超高温陶瓷材料不仅具有超高的熔点,还具有高热导率、高化学惰性以及高硬度等特点,被视为可应用于极端环境中的潜力材料。在超高温陶瓷中,ZrB2由于其特殊的化学键,具有高强度和高导电性,使其具有应用于航空、航天以及核工业等领域的潜力。然而,ZrB2在高温下（＞600℃）容易与氧气反应,导致材料失效。国内外主要围绕ZrB2在大气环境中的高温氧化行为和机理等方面进行研究,对复杂环境（如水氧耦合环境）中ZrB2的衰变机理却很少报道。因此,本论文旨在提出ZrB2在复杂环境中的衰变机理,为进一步提高ZrB2在复杂环境中的稳定性提供理论依据。本文以ZrB2粉体为研究对象,围绕ZrB2在无氧环境中的本征衰减机制和水氧耦合环境中的衰变机理进行研究,分析ZrB2在这两种环境前后的结构和性质变化规律,阐述ZrB2在复杂环境中的衰变机理。因此,本论文的主要研究内容和创新点如下:（1）在无氧环境中,发现了 ZrB2电阻率出现不可逆增加的现象,通过原位测试手段分析了升温过程中ZrB2的微观结构演化过程,观察到氧杂质诱导形成纳米结构B2O3晶体层和孔洞;结合物相和微观结构变化,得出材料本征结构演变机制,为ZrB2在无氧环境中的性质变化提供了理论指导。（2）针对水氧耦合环境对ZrB2的结构和性质影响进行研究,观察到材料在低温190℃下发生剧烈水解反应,该反应会产生大量的H3BO3和ZrO2,这些产物集中在材料表面,有效阻止了电子传输,导致电阻率急剧增加,最终导致材料失效。本论文研究对于预测高超声速飞行器材料性能及结构衰变、提高材料和系统稳定性具有指导意义。
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