黄杨木制备SiC木质陶瓷的性能与表征

SiC木质陶瓷是近年来应用前景广阔的新型陶瓷材料,以绿色可再生的木材为原材料,通过反应烧结工艺制备出的陶瓷具有优良的高温力学性能。为探究影响生物质陶瓷性能的因素,将黄杨木在800 ℃氮气保护下热解形成生物质炭坯,然后在1 650 ℃和1 900 ℃两种高温下进行熔融渗硅制备SiC木质陶瓷。利用X射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)研究SiC木质陶瓷的物相组成和微观结构,采用阿基米德排水法和三点弯曲法测定陶瓷的开孔率、密度和弯曲强度,再使用维氏硬度计测定SiC木质陶瓷的显微硬度。研究结果表明:在1 650 ℃下通过熔融渗硅可以得到微观结构均匀的SiC木质陶瓷,在1 650 ℃比在1 900 ℃下熔融渗硅制备陶瓷的力学性能更优异,陶瓷的密度更大,为2.27 g/cm³,此时弯曲强度为192.45 MPa;游离Si会提高SiC木质陶瓷的密度,增强陶瓷的弯曲强度。     

碳化硅木质陶瓷的显微结构及力学性能

以汉麻秆芯碳化后的碳粉为原料,分别采用注浆和干压成型工艺制备素坯,通过反应烧结制备出碳化硅木质陶瓷.研究了注浆成型工艺中悬浮稳定剂的种类和添加量对浆料性能的影响.采用激光共聚焦显微镜、扫描电子显微镜和X射线衍射仪等分析了碳化硅木质陶瓷的显微结构、物相组成及力学性能.结果表明:采用注浆成型制备的碳化硅木质陶瓷力学性能优异,实测的游离硅含量同理论计算结果一致,说明渗硅过程中硅碳反应充分,烧结体显微硬度、弯曲强度、弹性模量和断裂韧性分别为22.3 GPa、397 MPa、290 GPa和3.0 MPa·m1/2.     

凝胶注模SiC陶瓷的烧结特性

以Al2O3/Y2O3为烧结助剂,对凝胶注模SiC陶瓷进行了研究。讨论了埋粉组成和烧结温度对SiC陶瓷的烧成质量损失、线收缩、密度以及相组成的影响。当埋粉组成为SiC/Al2O3/Y2O3,在1950℃氮气氛中烧结1h时,制备了98%理论密度的SiC陶瓷。与传统的干压成型方法相比,凝胶注模成型工艺制备的SiC陶瓷坯体具有更高的烧成质量损失。     

碳纤维增强SiC陶瓷复合材料的研究进展

碳纤维增强SiC陶瓷基复合材料具有良好的高温力学性能，是航空航天和能源等领域新的高温结构材料研究的热点之一．本文回顾了增强体碳纤维的发展，对材料的成型制备工艺，材料的抗氧化涂层研究进展和现有的一些应用做了综述，并展望了碳纤维增强SiC陶瓷基复合材料以后的研究重点及发展前景．     

不同生物模板低温烧结制备SiC木材陶瓷的对比研究

分别以毛竹、竹纤维、脱脂棉为模板,采用聚碳硅烷(PCS)有机溶剂浆料浸渍法,在惰性气氛下低温热解制备了SiC木材陶瓷,分别对烧成产物的微观形貌、线收缩率、体积密度、力学性能和元素组成等特征变化进行了讨论分析。结果表明:以PCS为陶瓷先驱体,选用不同生物模板,在1000℃下可低温烧结制备出SiC木材陶瓷。毛竹模板和竹纤维模板制备得到的木材陶瓷能较好地保留模板材料的原有结构,脱脂棉制模板则形成了不规则的通孔结构。随着PCS含量的增加,三种模板烧成的SiC木材陶瓷的线收缩率均逐渐降低;体积密度逐渐增大;竹纤维和脱脂棉模板制备的SiC木材陶瓷的抗弯强度逐渐增大,毛竹模板制备的SiC木材陶瓷的抗弯强度先上升后下降。相同PCS含量下,毛竹结构SiC木材陶瓷抗弯强度更大。     

纸制备SiC/Si层状陶瓷复合材料的微观结构和性能

本文以纸为原料,通过叠层设计、低温碳化和高温渗硅制备了具有层状结构特征的SiC/Si陶瓷复合材料。并采用XRD、SEM和三点弯曲等分析测试手段对其相组成、微观结构和力学性能进行了分析。结果表明:纸碳化后为非晶形的碳;渗硅后试样的相组成为β-SiC相、自由Si相和残C相。叠层纸碳化后的微观结构为含有大量扁长空洞的碳骨架,渗硅后得到的SiC陶瓷复合材料具有明显的层状结构特征。三点弯曲实验表明,SiC/Si陶瓷复合材料的强度高达290MPa,达到了常规反应烧结SiC陶瓷的强度水平;且其断裂方式为非灾难性断裂,分析认为这与材料的层状结构形貌有关。     

氧化铝料浆预浸料结合PIP工艺制备SiC/Al2O3-SiC陶瓷基复合材料及性能研究

连续碳化硅纤维增强碳化硅陶瓷基复合材料（SiC/SiC）具有低密度、耐高温、低氚渗透率和优异的辐照稳定性的优点，在航空、航天、核能等领域具有广泛的应用前景。本文针对PIP工艺制备SiC/SiC复合材料周期长、孔隙率较高及易氧化的问题，通过料浆预浸料工艺在基体中引入氧化铝陶瓷形成SiC/Al2O3-SiC复相基体复合材料，并对复合材料制备工艺过程、微观形貌及力学性能进行系统表征。分析结果表明，SiC/Al2O3-SiC复相基体复合材料制备周期较传统PIP工艺大幅度缩短，且复合材料孔隙率明显降低，从11.6%左右降低至6%，拉伸强度为316.5MPa，提升了12.3%，弯曲强度与SiC/SiC相当，但层间剪切强度较低，仅为16.3MPa，有待进一步提高。     

SiC纳米线增强反应烧结碳化硅陶瓷的性能研究

以单晶SiC纳米线作为增强体,碳化硅-碳为陶瓷基体,在1550℃下,采用反应烧结制备碳化硅基陶瓷复合材料(SiCnf/SiC).结合X射线衍射、万能试验机和扫描电镜等检测和分析,研究SiC纳米线对复合材料的微结构和力学性能的影响.研究表明:与未加入SiC纳米线的反应烧结碳化硅陶瓷相比,添加SiC纳米线的复合陶瓷的抗弯强度和断裂韧性都得到显著的提高,抗弯强度提高了52％,达到320 MPa(SiC纳米线含量为12wt％),断裂韧性提高了40.6％,达到4.5 MPa· m1/2(SiC纳米线含量为15wt％);反应后的SiC纳米线仍然可以保持原有的竹节状结构,且随着SiC纳米线的加入,复合陶瓷的断口可以观察到SiC纳米线拔出现象.但由于SiC纳米线“架桥”的现象,添加过量的纳米线会降低复合陶瓷的密度和限制复合陶瓷力学性能的提高.同时还讨论了SiCnf/SiC的增强机理.     

德国用木材制造碳化硅陶瓷

最近，德国纽伦堡－埃朗很大学的科学家用木材制成高性能陶瓷，这种木质陶瓷的力学性能甚至超过目前用其它复杂工艺制成的高性能陶瓷。木质陶瓷的发明，为廉价开发高性能陶瓷材料开创了一条新路。木质陶瓷的制备原理是基于树木所具有的多孔结构和高强度特性。树木通常在纵向上有很高的负荷强度，不像陶瓷材料能耐火，但大学性能非常稳定。纽伦堡一埃朗很大学的科学家成功地将树木优良的力学性能与陶瓷的耐高温性能结合起来，制成耐高温的高强度木质陶瓷。他们的制备方法是，首先挑选出一段合适的木头，把它放在70℃的真空炉里烘干，去除水分…     

硅液相浸渍反应制备TiC/SiC和TiN/SiC复相陶瓷

以滤纸、酚醛树脂和氧化钛为原料,经过模压成型、固化、碳化及不同条件下渗硅制备了TiC/SiC和TiN/SiC复相陶瓷。通过X射线衍射和扫描电子显微镜研究了TiC/SiC和TiN/SiC复相陶瓷的微观结构和物相组成,测量了复相陶瓷的弯曲强度和断裂韧性。结果表明:真空条件下液态渗硅获得的TiC/SiC复相陶瓷具有多孔的微观结构,其弯曲强度和断裂韧性较小。氮气气氛下液态渗硅制备的TiN/SiC复相陶瓷结构致密,有较高的弯曲强度和断裂韧性。不同反应生成的TiC,TiN陶瓷颗粒对液态硅的润湿性不同,使得生成的复相陶瓷具有不同的微观结构。TiN/SiC复相陶瓷中TiN颗粒的引入,在基体与第二相颗粒间的界面上产生拉应力和压应力,使达到这一区域的裂纹偏转,从而获得增韧效果。