常压烧结碳化硅陶瓷的表面裂纹对其力学性能的影响

以常压烧结碳化硅陶瓷材料(SSiC陶瓷)为研究对象,开展陶瓷表面裂纹及其对力学性能影响的研究。结果表明,当裂纹尺寸小于40μm时,SSiC陶瓷的弯曲强度迅速降低55%;裂纹尺寸约50μm以后,弯曲强度的下降趋于平缓。通过曲线拟合及实验验证得到了弯曲强度对不同裂纹尺寸的关系式。通过对裂纹方向的研究,建立了裂纹方向对材料弯曲强度产生影响的模型。     

水基浆料涂覆结合原位反应制备Cf/SiC复合材料表面光学涂层

本研究提出一种C_f/SiC复合材料表面改性新方法为水基浆料涂覆结合原位反应烧结工艺。系统研究了SiC和炭黑在水基浆料中的共分散、粘结剂的量和浆料固含量对浆料流变性能的影响、涂层的微观结构和性能等。研究结果表明: 采用水基浆料涂覆工艺可在基材表面制备一层气孔率达49%的多孔C/SiC预涂层; 通过液相渗硅原位反应工艺, 多孔预涂层转变为高致密、与基材强结合的光学涂层, 并且在涂层与基材间形成了~ 15 μm的化学反应过渡层; Si/SiC涂层的维氏硬度为(14.19 ± 0.46) GPa, 断裂韧性为(3.02 ± 0.30) MPa·m^1/2; 经过精细研磨抛光, 涂层的表面粗糙度可达2.97 nm RMS。     

离子源偏压对PIA-EB-Hf法制备的HfO2激光薄膜性能的影响

探究HfO₂薄膜的激光损伤特性以进一步提高激光损伤阈值(Laser Induced Damage Threshold, 简称LIDT), 对其在高功率激光系统中的广泛应用具有重要的意义。在不同的离子源偏压下, 采用等离子体辅助电子束蒸发金属铪(Hf)并充氧(O₂)进行反应沉积法制备了中心波长为1064 nm, 光学厚度为4H的HfO₂薄膜样品。测试了薄膜组分和残余应力; 根据透射谱拟合了薄膜的折射率; 通过XRD谱图和SEM表面形貌图分析了薄膜的微观结构; 对激光损伤阈值、损伤特性和机理进行了论述。结果表明: 偏压100 V时制备的薄膜具有最佳O/Hf配比; 薄膜压应力和折射率均随偏压降低而减小。薄膜内存在结晶, 激光能量在晶界缺陷处被强烈聚集和吸收, 加速了膜层的破坏, 形成由几百纳米的烧灼坑聚集而成的海绵状损伤结构。随着偏压降低, 膜结晶取向由(\stackrel{\text{?}}{1}11)晶面向(002)晶面转变, 界面能降低; 晶粒减小, 结构更均匀, 缓解了激光能量在晶界处的局部聚集与吸收, 表现出较大的激光损伤阈值。     

Sr2Si5N8:Eu2+荧光粉的制备及其发光性能研究

以Sr₂CO₃、Si₃N₄和Eu₂O₃为原料, 以C为主要还原剂, 采用碳热还原氮化工艺合成Sr₂Si₅N₈:Eu²⁺荧光粉, 着重研究了C、Sr₂CO₃添加量及Eu²⁺浓度对产物物相及发光性能的影响。研究结果表明: 当C与Si₃N₄的摩尔比 n_c/=9/5时,合成出Sr₂Si₅N₈:Eu²⁺单相荧光粉, 添加适当过量的Sr₂CO₃可提高合成产物的N含量, 且荧光粉的发光强度与其N含量呈现正相关关系。在450 nm蓝光激发下, 受Eu²⁺的4f⁶5d¹ → 4f⁷跃迁作用, Sr₂Si₅N₈:Eu²⁺荧光粉在550~700 nm波段范围产生非对称宽带发射。随着Eu²⁺掺杂浓度由1.5mol%增加到20mol%, 荧光粉的发光强度先增强后减弱, 达到2mol%时发生浓度淬灭现象; 发射主峰由608 nm逐步红移至641 nm; CIE色坐标从(0.606, 0.393)位移至(0.656, 0.343), 是一种可用于白光LED的优质红色荧光粉。     

以HMDS为前驱体沉积SiC涂层的研究

以六甲基二硅胺烷(HMDS)作为硅源和碳源,H2为载气,Ar为稀释气体,前驱体由载气通过鼓泡法带入反应室,通过等温化学气相渗透法(Isothermal Chemical vapor Infiltration,ICVI)在SiC纤维表面沉积SiC涂层.通过控制沉积温度来控制涂层的表面形貌、厚度.研究表明,在1100℃沉积的涂层中开始有β-SiC晶相析出,适当降低沉积温度至950℃可以防止残余碳在反应室的富集,在950℃时SiC的沉积厚度与沉积时间呈近线性关系.     

碳化硅陶瓷密度对光学镜面加工质量的影响

采用传统机械加工方法研究了碳化硅陶瓷密度对光学镜面加工质量的影响,指出碳化硅陶瓷密度对光学镜面加工质量有一定影响,但在一定密度范围内,通过改善光学镜面加工工艺均可得到较好的表面质量.通过对加工机理的分析得出,在碳化硅陶瓷光学镜面加工过程中,材料去除方式与磨粒尺寸有关,选择适当的磨粒尺寸可实现材料去除方式由晶粒去除向延性去除的转变,从而有效地降低表面粗糙度.     

界面对浆料浸渍裂解Cf/SiC复合材料性能的影响

利用强制脉冲CVI工艺在2.5D纤维编织体上沉积C-SiC双层界面,然后通过浆料浸渍裂解方法得到了Cf/SiC复合材料,并考察界面中C层、SiC层厚度变化对Cf/SiC复合材料性能的影响.界面中C层、SiC层厚度变化对浸渍过程影响不大,得到的Cf/SiC复合材料密度基本相当,约2.0 g/cm3.但随C层厚度的增加,强度减小;随着SiC层厚度的增加,强度增加,到达一定厚度后,其强度几乎不变,为290.0 MPa.在C层厚度为50 nm,SiC层厚度为600 nm时,表现出强的非脆性断裂.     

SiC晶须增强陶瓷基复合材料的研究

用不同的Al_2O_3粉料,采用SiC晶须补强以及加入第三相SiC粒子弥散增韧的方式,研究了SiC晶须Al_2O_3基复合材料的力学性能,得到强度σ_f=780MPa,K_(Ic)=7.6MPa·m~(1/2)的结果。通过不同的分敌途径,对晶须分散效果进行了实验观察和探讨;并讨论了晶须的分散均匀性对力学性能的影响。同时,就晶须团聚体在增韧过程中所起的作用提出了一种新的、可能的增韧机制,合理地解释了实验结果。最后,就三元复合系统中晶须补强和弥散增韧两种途径的迭加效果进行了讨论。     

无机盐溶胶-凝胶法制备超细ZrB2-ZrC复合粉体

利用ZrO2-B2O3-C体系中碳热还原的基本原理,分别采用氧氯化锆、硼酸和酚醛树脂作为ZrO2,B2O3和C的来源,利用溶胶-凝胶法制备出超细ZrB2-ZrC复合粉体.采用热分析仪,X射线衍射和透射电镜对前驱粉体煅烧中的热力学过程,复合粉体的物相以及粒径和形貌进行了分析和表征.结果表明,ZrB2、ZrC相在1300°C开始生成,1500°C煅烧1h后碳热还原反应基本完成.复合粉体的平均粒径在200nm左右,比表面积达87m2g-1,加入1.0wt%的聚乙二醇作为分散剂时,粉体的团聚现象得到很大的改善.