NaA分子筛合成残余物掺杂制备SiC膜支撑体

选用平均粒径100μm碳化硅为主要原料粉体,NaA分子筛合成废液中提取的粉体(主要成分为NaA分子筛和微量硅铝钠化合物)为烧结助剂,采用挤出法进行生坯成型,最后通过原位烧结技术制备高温气体净化用的管式碳化硅膜支撑体(外径60 mm,内径40 mm,长1 500 mm).研究结果表明,烧结助剂的最佳含量为质量分数3%,随着烧成温度的升高,碳化硅膜支撑体孔隙率逐渐减小,平均孔径也随之增加.当烧成温度达到1 150℃时,膜支撑体平均孔径为30.92μm,气体通量为99.32 m~3/(m~2·h·kPa),抗弯强度达到29.50 MPa,同时也表现出优异的抗热震性能和耐酸腐蚀性能,为高温气体净化碳化硅膜的低成本、绿色化制备以及应用研究提供了理论依据.     

碳掺杂对碳化硅膜支撑体结构与性能的影响

以200μm碳化硅为骨料,氧化锆为烧助剂,莫来石纤维为增强剂,碳粉为造孔剂,经过混合造粒后干压成型制得生坯,然后通过高温原位反应烧结获得大孔径、高孔隙率的SiC膜支撑体.本文主要考察了造孔剂碳粉粒径和含量对SiC膜支撑体性能的影响,并测试膜支撑体的高温抗热震性能和高温热膨胀特性.研究结果显示,当碳粉粒径和质量分数分别为20μm和15%,烧结温度1 450℃,保温时间为4 h时,制备的碳化硅支撑体有较好的综合性能,支撑体抗折强度达24 MPa,开口孔隙率为42.5%,平均孔径50.5μm,1 kPa压力下气体流量达到1 400 m~3/(m~2·h).SiC膜支撑体热膨胀系数为5.0×10~(-6) K~(-1),并在30～800℃下连续冷热循环60次以上,仍然保持较高的抗折强度,是较好的高温气体过滤材料.     

烧结温度对包混/复合添加工艺制备多孔SiC陶瓷性能的影响

采用包混工艺合成了核壳结构的先驱体粉体,并引入一定量Al2O3、SiO2和Y2O3复合添加剂,通过成型、炭化和烧结工艺制备了多孔碳化硅陶瓷;分析了样品的物相、表面形貌、孔隙率、热导率、热膨胀系数、抗弯强度和抗热震性能。结果表明,在较低的烧结温度下制得了多孔碳化硅陶瓷,在1650℃烧结的多孔碳化硅陶瓷综合性能较好。     

凝胶注模法制备多孔碳化硅支撑体

以大颗粒碳化硅(SiC)为陶瓷骨料,采用凝胶注模法制备支撑体生坯,原位反应烧结制备大孔径、高渗透性的多孔SiC陶瓷支撑体,主要考察了有机单体含量和烧结制度对高温气固分离用陶瓷膜支撑体性能的影响.研究结果表明:适宜的有机单体含量有助于SiC颗粒稳定分散在悬浮液中,提高烧结温度和延长保温时间均可增加SiC颗粒的氧化程度,在1 550℃时,XRD图谱显示莫来石相生成,支撑体的抗弯强度有一定程度的提高.采用凝胶注模法制备的生坯在1 550℃,保温4h烧结后具有良好的性能:抗弯强度为20.4 MPa,孔隙率为37%,平均孔径为23μm,气体渗透率为2.01×10-12 m2.     

复相烧结助剂中MnO2对α-Al2O3陶瓷支撑体性能的影响

采用挤压成型法和固态粒子烧结法制备α-Al2O3陶瓷支撑体,主要研究复相烧结助剂MgO-MnO2-TiO2中MnO2添加量(质量分数)对陶瓷支撑体性能的影响。通过压汞法、内外加压法、三点弯曲法、质量损失法、扫描电镜和X射线衍射等方法对α-Al2O3陶瓷支撑体的孔隙率、纯水通量、抗折强度、酸碱腐蚀、微观结构及晶体类型和晶相成分进行分析表征。研究结果表明:MnO2能够和Al2O3形成固溶体Mn2AlO4,使晶格畸化,增加晶体的结构缺陷,从而降低烧结温度,促进α-Al2O3陶瓷支撑体的烧结。当MnO2添加量少于0. 5%时,烧结不完全;MnO2添加量大于2%时,晶粒出现异常生长;MnO2的添加量为1. 5%时,制备的α-Al2O3陶瓷支撑体样品性能最佳,孔隙率为38. 25%,抗折强度为80. 3 MPa,纯水通量达6579. 52 L/(m2·h·MPa),酸/碱腐蚀重量损失率为1. 22%/0. 90%。     

不同铝源制备莫来石结合碳化硅多孔陶瓷及性能研究

以碳化硅(SiC)和不同铝源(多孔Al2O3/纳米Al2O3/Al(OH)3)为起始原料,通过原位反应结合工艺制备莫来石结合碳化硅多孔陶瓷。主要研究了不同铝源及温度对多孔陶瓷抗弯强度、气孔率、线性伸缩率等性能的影响,并采用XRD和SEM分析表征了样品的物相组成与断面形貌。结果表明:以多孔Al2O3为铝源,在1450℃下保温3h制备的碳化硅多孔陶瓷的综合性能最优,其强度为58 MPa,气孔率为41.9%;烧结温度对3种铝源所制备的多孔陶瓷具有相同的影响,随着温度的升高,强度逐渐升高,气孔率逐渐降低,线性收缩率逐渐增大。     

燃烧助剂Ag_2O对多孔氧化铝陶瓷膜支撑体性能的影响

主要研究了燃烧助剂Ag2O及其添加量对α-Al2O3陶瓷管支撑体性能的影响,通过SEM、XRD、三点弯曲法、质量损失法、液体静力称重法、自制纯水通量测定装置等对α-Al2O3陶瓷管支撑体样品的微观形貌、物相组成、机械强度、抗酸碱性、孔隙率、纯水通量等性能进行分析表征。研究结果表明:燃烧助剂Ag2O的添加促进了支撑体的烧结和致密性,并且当Ag2O加入量为1.0%时,支撑体的机械强度为75.47MPa,孔隙率31.97%,纯水通量达到6880.72L/m2·h·MPa,酸/碱腐蚀重量损失率为1.06/1.14%。     

碳化硅多孔陶瓷气孔率和强度影响因素

研究了陶瓷粘结剂含量、碳化硅颗粒粒径以及烧结温度对高温气体过滤用碳化硅多孔陶瓷抗弯强度和气孔率的影响. 利用X射线衍射测试了多孔陶瓷烧结后的物相组成. 陶瓷粘结剂含量的增加使碳化硅多孔陶瓷的气孔率快速下降, 在陶瓷粘结剂含量15wt%时, 碳化硅多孔陶瓷可具有较高的气孔率(37.5%)和抗弯强度(27.63MPa). 随着碳化硅颗粒粒径从300?m减少到87um, 碳化硅多孔陶瓷的气孔率和抗弯强度可同时提高, 气孔率从35.5%增加到了42.4%, 而抗弯强度从19.92MPa增加到了25.18MPa. 碳化硅多孔陶瓷的烧结温度从1300℃增加到1400℃过程中, 其气孔率从38.7%迅速下降到35.4%, 而其抗弯强度一直在27MPa左右, 没有大幅变化, 所以该多孔陶瓷的烧结温度应该选在陶瓷粘结剂熔点(1300℃)附近, 不宜过高.     

碳化硅纤维膜的制备及其含尘气体过滤性能

碳化硅陶瓷膜凭借其耐高温、耐腐蚀等优异性能广泛应用于含尘气体处理过程中，但是以碳化硅颗粒为原料制备的陶瓷膜孔隙率低，从而导致其气体渗透率偏小.而陶瓷纤维膜具有高孔隙率及透气性.本研究采用碳化硅纤维制备膜层，通过考察烧结温度、纤维含量、喷涂次数对膜性能的影响，最终在1 150℃下制得无缺陷的碳化硅纤维膜，该膜平均孔径为7.0μm,气体渗透率为448 m³/(m²·h·kPa).此外，该膜对PM0.3的截留率高于99.9%,过滤压降低于0.57 kPa,且具有良好的膜基结合力.     

石墨添加量对黄土基陶瓷膜支撑体性能的影响

以黄土为骨料,石墨为成孔剂,采用滚压成型法和固态粒子烧结法制备低成本无机陶瓷膜支撑体,并探究了石墨添加量对支撑体性能的影响。通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、压汞法、三点弯曲法、质量损失法和自制纯水渗透率测定装置等方法对支撑体的晶相变化、微观形貌、孔隙率、抗折强度、酸碱腐蚀率和纯水渗透率进行了分析表征。结果表明,支撑体的晶相组成为α-石英(α-SiO2)、钠长石(Na2O·Al2O3·6SiO2)、透辉石(CaMg(SiO3)2)、钙长石(CaO·Al2O3·2SiO2);在烧结温度为1100℃,石墨添加量为6%(质量分数)时,制得支撑体抗折强度高达43.50 MPa,纯水通量为847.20 L/(m^2·h·MPa),孔隙率为16.11%,孔隙中值半径为2.39μm,酸(碱)腐蚀率为1.08/0.36%。     

CVD SiC涂层SiC纤维增强SiC复合材料的研究

本文采用CVD技术对KD-1 SiC纤维作涂层处理,再通过聚碳硅烷浸渍裂解法制备单向SiCf/SiC复合材料.研究了不同沉积时间的CVDSiC涂层对SiCf/SiC复合材料性能的影响,同时运用SEM研究了SiC纤维表面SiC涂层的形貌.结果表明:经过5小时CVDSiC涂层SiCf/SiC复合材料具有良好的力学性能和抗氧化性能.     

Preparation of SiC and SiC/ZnO nanocomposites and its properties

SiC/ZnO nanocomposites were synthesized via a two-stage process. SiC nanoparticles were synthesized by electrical explosion method, and using the SiC nanoparticles as precursor, SiC/ZnO nanocomposites were synthesized by co-precipitation processes. The SiC/ZnO nanocomposites exhibit energy tuning of band-to-band transitions. In addition to the UV emission, the green and orange emissions were also observed. To our interest the green and orange emissions decreased at first and then increased with increasing annealing temperature. The underlying mechanism is elucidated.     

SiC及a-SiC：H薄膜的辐照及其进展

SiC是一种宽带隙半导体材料,在高温,高频在,大功率,光电子及抗辐射等方面具有巨大的应用潜力,介绍了国外对该材料及其薄膜进行辐照的一些结果,并指出开展SiC及其薄膜辐照效应研究的重要意义,预测了其发展方向和应用前景。     

An approach to the mechanical behaviour of SiC/SiC and C/SiC ceramic matrix composites

The mechanical behaviour of two woven composites C/SiC and SiC/SiC was investigated at room temperature. The non-linear load-displacement curves and the damaging process were closely related to the specific structure of the composites, consisting of a network of impregnated bundles of fibres. The damage in the bundles proceeded by multiple cracking in the matrix before fibre failure, and dictated the response to the applied load. Other mechanisms, consisting mainly of distortions in bundles and their framework, induced a residual deformation and an energy dissipation. The behaviour was characterized according to the damaging process. Stress-electric strain curves revealed a mechanical response similar to those observed in unidirectional composites, although some effect of the specimen geometry on the curves was observed. Residual strains were similar in tensile and bending conditions. The work of fracture was consistently described by a volumetric rate of energy absorption, related to the applied strain, but the respective contributions of different damage mechanisms could not be determined.     

SiC/SiC复合材料的制备与性能研究进展

综述了近年来纳米二氧化硅／水性聚氨酯复合材料的研究进展。重点介绍了纳米二氧化硅／水性聚氨酯复合材料的制备方法,展望了此类复合材料的发展趋势及应用前景。     

连续SiC纤维和SiCf/SiC复合材料的研究进展

连续SiC纤维最主要的制备方法是先驱体转化法, 目前已发展到第三代, 它主要作为SiC基复合材料(SiC_f/SiC)的增强体。SiC_f/SiC具有优异的耐高温、抗氧化和高温抗蠕变性, 及其在中子辐照条件下的低放射性, 成为高温、辐射等苛刻条件下结构部件的优先候选材料。本文首先对国内外SiC纤维的发展, 尤其是对第三代SiC纤维的不同制备思路和特征进行了介绍。然后, 对SiC_f/SiC制备工艺和性能的进展进行了综述, 突出了制备工艺创新与SiC纤维发展的关系。最后, 对近几年SiC_f/SiC在高性能航空发动机、聚变反应堆领域的应用进展进行了总结, 并对国内连续SiC纤维和SiC_f/SiC复合材料的发展进行了展望。     

Comparison of Fatigue Life Between C/SiC and SiC/SiC Ceramic-Matrix Composites at Room and Elevated Temperatures

In this paper, the comparison of fatigue life between C/SiC and SiC/SiC ceramic-matrix composites (CMCs) at room and elevated temperatures has been investigated. An effective coefficient of the fiber volume fraction along the loading direction (ECFL) was introduced to describe the fiber architecture of preforms. Under cyclic fatigue loading, the fibers broken fraction was determined by combining the interface wear model and fibers statistical failure model at room temperature, and interface/fibers oxidation model, interface wear model and fibers statistical failure model at elevated temperatures in the oxidative environments. When the broken fibers fraction approaches to the critical value, the composites fatigue fracture. The fatigue life S–N curves and fatigue limits of cross-ply, 2D and 3D C/SiC and SiC/SiC composites at room temperature, 550 °C in air, 750 °C in dry and humid condition, 800 °C in air, 1000 °C in argon and air, 1100 °C, 1300 °C and 1500 °C in vacuum, have been predicted. At room temperature, the fatigue limit of 2D C/SiC composite with ECFL of 20 % lies between 0.78 and 0.8 tensile strength; and the fatigue limit of 2D SiC/SiC composite with ECFL of 20 % lies between 0.75 and 0.85 tensile strength. The fatigue limit of 2D C/SiC composite increases to 0.83 tensile strength with ECFL increasing from 20 to 22.5 %, and the fatigue limit of 3D C/SiC composite is 0.85 tensile strength with ECFL of 37 %. The fatigue performance of 2D SiC/SiC composite is better than that of 2D C/SiC composite at elevated temperatures in oxidative environment.     

聚变堆结构材料SiC/SiC的研究进展

SiC/SiC复合材料具有优异的高温强度、抗蠕变性能、耐腐蚀和热冲击性能、假塑性断裂行为以及在聚变环境下固有的低诱导放射性和放射余热,被公认为是聚变堆结构的候选材料,在国际上很多反应堆概念设计中颇受瞩目.综述了几十年来世界范围内对聚变堆包层结构应用背景下的SiC纤维、SiC单体、纤维一基体界面以及SiC/SiC复合材料的研究进展,阐述了对该复合材料辐照效应的研究现状,并在此基础之上指出了目前SiC/SiC复合材料应用于聚变堆包层结构材料的限制因素.     

PyC层对SiC纤维束及MiniSiC/SiC复合材料拉伸性能和强度分布的影响

采用等温等压化学气相浸渗法(ICVI),对原始的SiC纤维束和沉积有PyC层的SiC纤维束浸渗SiC基体,制备了纤维束复合材料SiC/SiC(Mini SiC/SiC)。分析了SiC纤维束和Mini SiC/SiC复合材料的拉伸性能,同时利用两参数Weibull分布研究了强度分布。结果表明,PyC层具有修复纤维表面缺陷的作用,SiC纤维束沉积PyC层后,纤维表面光滑而致密,表面缺陷减少,其拉伸强度、延伸率和Weibull模数分别比原始SiC纤维束提高了25%、12%和288%;且由其增强复合材料的拉伸强度、延伸率和Weibull模数分别比由原始SiC纤维束增强复合材料提高了103%、83%和340%。PyC界面层对SiC纤维表面缺陷的修复作用和对SiC纤维的保护作用以及降低复合材料裂纹敏感性的作用提高了Mini SiC/SiC复合材料的拉伸性能和Weibull模数。     

泡沫碳化硅陶瓷表面纳米多孔碳化硅涂层的制备

利用硅改性树脂中硅元素和碳元素分子级均匀分散的特征,以硅改性树脂为涂层原料,在泡沫碳化硅陶瓷表面原位生成了多孔碳化硅活性涂层。在加入适量活性炭颗粒的条件下,在泡沫碳化硅陶瓷表面得到了性能良好的纳米碳化硅涂层,适合作为催化剂载体。相反,在没有活性炭颗粒加入的情况下,所得涂层龟裂、结合强度低,且碳化硅团聚成片,比表面积小。