镁含量对无压浸渗SiC/Al复合材料性能的影响EI北大核心CSCD

以SiC粉及铝合金(3%Mg(质量分数)、5%Mg、7%Mg、10%Mg)为主要原料,采用无压浸渗工艺制备得到了SiC/Al复合材料。表征了SiC/Al复合材料的物相组成、显微结构、力学性能及热导率,研究了合金中Mg含量对SiC/Al复合材料结构组成、力学及热学性能的影响。结果表明:制备得到的SiC/Al复合材料主晶相均为SiC与Al。适量Mg的引入有助于改善铝合金与SiC颗粒间的浸渗性能,能有效促进SiC/Al复合材料的界面反应。其中引入5%Mg样品的显微结构较为致密,综合性能较优,其气孔率为0.13%,体积密度为2.94 g/cm3,抗弯强度为(366.36±14.37)MPa,断裂韧性为(9.2±0.27)MPa·m1/2,热导率为178.81 W/(m·K)。     

直接浸渗法制备MoSi2/SiC复合材料

本文通过直接浸渗法制备了致密的MoSi2/SiC复合材料,在室温下该材料的强度为248±25MPa,1600℃下的强度为205±20MPa,室温下显微硬度为12.6GPa,断裂韧性为3.6MPa·m1/2.同时分析了复合材料的相组成;观察了材料的显微结构;讨论了热处理工艺和成型工艺对烧结体性能的影响.     

直接浸渗法制备MOSi2/SiC复合材料初探

通过直接浸渗法制备了致密的MoSi2/SiC复合材料,在室温下该材料的强度为(248±25)MPa,1600℃下该材料的强度为(205±20)MPa,室温下显微硬度为12.6 GPa,断裂韧性为3.6 MPa·m1/2.同时分析了Si分压对材料表面形貌的影响.     

Y2O3对高热导率Si3N4陶瓷显微结构和性能的影响

以氧含量相对较高的“平价”Si₃N₄粉体(氧含量1.85%(质量分数))为原料,Y₂O₃-MgO作为烧结助剂,制备低成本高热导率Si₃N₄陶瓷,研究Y₂O₃含量对Si₃N₄陶瓷致密化、显微结构、力学性能及热导率的影响。结果表明,适当增加Y₂O₃的加入量不仅可以促进Si₃N₄陶瓷的致密化和显微结构的细化,还有助于晶格氧含量的降低和热导率的提升。Y₂O₃含量为7%(质量分数)的样品在1 900 ℃烧结后的综合性能最佳,其相对密度、抗弯强度、断裂韧性和热导率分别为99.5%、(726±46) MPa、(6.9±0.2) MPa·m^1/2和95 W·m^-1·K^-1。     

反应浸渗法制备SiC/FeSix复合材料

研究了在SiC+C坯体中加入Fe粉,用熔融Si进行反应浸渗,以制备不合游离Si的SiC/FeSix复合材料.结果表明:用本实验方法通过调整坯体中Fe含量可以制得不合游离Si的SiC/FeSix复合材料,该材料在室温下的抗弯强度为(220±10)MPa.文中推导了Fe含量与第2相组成的理论模型,同时讨论了热处理工艺对烧结的影响.     

高体积分数SiC/Al电子封装材料的制备及性能研究

用无压浸渗法制备了体积分数高达70％的碳化硅颗粒增强铝基复合材料,用SEM,XRD对试样进行了形貌和成分分析.测定了复合材料的热膨胀系数及热导率,并和理论模型进行了比较.结果表明:高体积分数SiC/Al复合材料的热膨胀系数为5.68×10-6/K,热导率为155 W/m·K,满足电子封装材料的要求.     

多孔SiC陶瓷/石蜡复合相变材料定型封装及热性能研究

以微米级SiC粉为原料,采用冷冻干燥工艺制备具有连贯层状孔结构的SiC陶瓷。以多孔SiC陶瓷为基体,石蜡为相变芯材,通过真空浸渍法制备多孔SiC陶瓷/石蜡复合相变材料,研究了石蜡在层状多孔SiC陶瓷内的浸渗行为及复合材料的储热性能。结果表明,层片状多孔SiC陶瓷的显微形貌对石蜡的浸渗过程及储热性能有明显影响。当石蜡负载量为21.7%(质量分数)时,复合相变材料熔融温度为59.6 ℃,凝固温度为53.9 ℃,相变潜热为28.4 J/g,室温下的热导率为2.4 W·(m·K)^-1。复合相变材料吸热峰和放热峰强度随着石蜡负载量减少而降低,当温度为200 ℃时,多孔SiC陶瓷/石蜡复合相变材料失重为5%(质量分数),表明材料具有良好的热稳定性。复合相变材料在100 ℃热处理30 min后陶瓷基体未发生形变,经100次热循环后具有稳定的相变潜热和良好的定型能力。     

C/SiC-MoSi2复合材料微结构和力学行为研究

以三维针刺碳毡作为预制体,先采用树脂单向加压浸渍-热解工艺制备出C/C多孔体,然后采用反应熔体浸渗法将Si-Mo合金浸渗到C/C多孔体中制备C/SiC-MoSi2复合材料.对C/SiC-MoSi2复合材料的物相组成、显微结构以及力学性能进行了研究.结果表明,该复合材料由C、SiC、MoSi2和Si组成;生成的SiC和M...     

K2CO3和CaCO3对低温制备SiC多孔陶瓷性能的影响

采用固相反应法制备SiC多孔陶瓷,通过添加二元复合烧结助剂K₂CO₃和CaCO₃与SiC在空气气氛下氧化生成的SiO₂在较低温度下生成低共融相,促进SiC多孔陶瓷在1100℃-1200℃温度下烧成。研究烧成温度、K₂CO₃和CaCO₃添加量对SiC多孔陶瓷的抗弯强度、显气孔率、气体渗透率、相组成和显微结构的影响。结果表明：当K₂CO₃和CaCO₃添加量分别为1wt%和1wt%,在空气气氛下1100℃保温3h制备的样品综合性能较佳,抗弯强度为33.6MPa,显气孔率为36.3%,气体渗透率为728m³/(m²·h·KPa)。     

无压浸渗TiCx/Cu双连续复合材料的高温力学及抗烧蚀性能研究

以纳米乙炔炭黑和Ti粉为初始原料,利用原位反应烧结法制备了不同气孔率、非化学计量比的多孔TiC_x (x=0.7)预制体,然后通过无压浸渗制备了双连续相TiC_x/Cu复合材料。系统分析了TiC_x气孔率、陶瓷晶粒尺寸与形貌对TiC_x/Cu双连续复合材料物相和微观结构的影响,并测试分析了TiC_x/Cu复合材料的常温、高温力学性能以及耐烧蚀性能。研究发现,通过调控预压压力以及烧结温度可以对TiC_x预制体气孔率和晶粒尺寸进行调控。TiC_x/Cu双连续相复合材料的弯曲强度和断裂韧性随预制体气孔率增加而提高,1600℃/3 MPa制备的预制体对应的复合材料,室温弯曲强度达到1052 MPa±59 MPa,断裂韧性达到11.9 MPa·m^1/2±2.7MPa·m1/2,600℃时弯曲强度仍可达到387 MPa±11 MPa。用氧-乙炔火焰对1700℃/3 MPa制备的预制体对应的复合材料进行烧蚀,测得线烧蚀率为0.0485 mm...     

裂解碳包覆对SiC纳米纤维增强SiC陶瓷基复合材料性能的影响

以SiC纳米纤维(SiC_nf)为增强体,通过化学气相沉积在SiC纳米纤维表面沉积裂解碳(PyC)包覆层,并与SiC粉体、Al₂O₃-Y₂O₃烧结助剂共混制备陶瓷素坯,采用热压烧结工艺制备质量分数为10%的SiC纳米纤维增强SiC陶瓷基(SiC_nf/SiC)复合材料。研究了PyC包覆层沉积时间对SiC_nf/SiC陶瓷基复合材料的致密度、断裂面微观形貌和力学性能的影响。结果表明:在1 100 ℃下沉积60 min制备的PyC包覆层厚度为10 nm,且为结晶度较好的层状石墨结构;相比于纤维表面无包覆层的复合材料,复合材料的断裂韧性提高了35%,达到最大值(19.35±1.17) MPa·m^1/2,抗弯强度为(375.5±8.5) MPa,致密度为96.68%。复合材料的断裂截面可见部分纳米纤维拔出现象,但SiC_nf/SiC陶瓷基复合材料界面结合仍较强,纳米纤维拔出短,表现为脆性断裂。     

界面SiO2层对SiC/Al电子封装材料热膨胀系数的影响

用无压浸渗的方法制备了高体积分数的SiC/Al复合材料.通过改变SiC预制样品的烧结工艺来改变SiC和Al的界面状况,分析了SiC表面SiO2层的变化对SiC/Al复合材料的热膨胀系数的影响.用无压浸渗的方法可得到常温下热膨胀系数为(5.68～7.12)×10-6/K的SiC/Al复合材料.颗粒大小一定时,复合材料的热膨胀系数随着SiO2界面层的厚度增加而减小.当界面SiO2层厚度从45 nm增加到2100 nm时,常温下热膨胀系数从7.12×10-6/K减小到5.68×10-6/K.     

碳纤维增强超高温陶瓷基复合材料的多相反应制备与抗烧蚀性能

为提高C/C复合材料在2000℃以上有氧环境中的抗氧化烧蚀性能,本研究采用ZrB₂浆料浸渍、ZrC-SiC前驱体浸渍裂解与Si-Zr10共晶合金反应熔渗复合工艺制备了C/C-SiC-ZrB₂-ZrC复合材料,细致研究了复合材料在熔渗过程中的基体微观结构演变机理及其力学性能和抗烧蚀性能。结果表明,在反应熔渗结束后的降温阶段,部分ZrC陶瓷与残余Si熔体通过原位固-液反应转化为ZrSi₂和SiC,生成的亚微米级SiC颗粒均匀镶嵌于ZrC-ZrSi₂二元混合物中,最终形成ZrC-ZrSi₂-SiC三相混合微区。制备的C/C-SiC-ZrB₂-ZrC复合材料密度为3.18 g/cm³,开孔率为2.77%,其弯曲强度和弯曲模量分别为121.46±13.77 MPa和21.78±5.56 GPa。在其断口处能观察到较长且较多的单丝纤维拔出以及明显的界面脱黏,这表明复合材料的失效方式为韧性断裂。经2000℃,300 s的大气等离子体烧蚀,复合材料表...     

Ti3SiC2/Al2O3复合材料的制备与性能研究

以TiC／TiO2/Si／Al／Ti等为主要原料，采用热压法原位合成Ti2SiC2／Al2O3复合材料，分别探讨了Al掺入量和工艺制度对Ti3SiC2/Al2O3复合材料物相、显微结构以及性能的影响。结果表明：原位合成制备的Ti3SiC2/Al2O3复合材料与传统方法合成制备的纯Ti3SiC2材料相比，材料的硬度和致密度均有很大的提高。     

热解碳对先驱体浸渍裂解3D-C_f/SiC复合材料性能影响

以三维编织T300碳纤维为预制体,通过控制化学气相渗积(CVI)沉积时间制备厚度不同的热解碳界面相,采用先驱体浸渍裂解(PIP)工艺增密制备3D-C_f/SiC复合材料,研究界面相对先驱体浸渍裂解3D-C_f/SiC复合材料性能影响。结果表明:3D-C/SiC复合材料在合适的界面相厚度下能够获得更好的增韧效果。热解碳厚度为220±20 nm时,3D-C_f/SiC复合材料弯曲强度为388.8 MPa,弯曲断口处纤维呈台阶式拔出,拔出面参齐不齐,弯曲强度最大,增韧效果最佳。     

纳米SiC增强铝基复合材料中增强颗粒含量对材料结构和性能的影响

以A356铝合金为基体材料,碳化硅(SiC)颗粒为增强体,通过超声分散液相熔融吹塑工艺制备不同SiC质量分数的Al/SiC复合材料,分析SiC的加入量对Al/SiC复合材料的物相组成、微观结构及力学性能的影响。结果表明:纳米SiC的加入抑制FeSiAl4.5相生成,加入质量分数1%SiC抑制效果十分显著。Al/1%SiC复合材料中α-Al晶粒尺寸明显减小且共晶硅组织更细化,此时纳米SiC在Al基体中分布均匀。SiC加入量增至2%、3%时,SiC增强体减小,基体α-Al晶粒尺寸与细化共晶硅组织的作用减弱。TEM分析可观察A356中FeSiAl4.5相组织形貌以及Al/SiC复合材料中均匀分布的纳米SiC颗粒。同步辐射X射线吸收谱说明A356基体中Fe元素是以FeSiAl4.5相的形式存在。Al/1%SiC复合材料的力学性能最佳,抗拉强度达到236 MPa、断裂伸长率增至10%,而Al/2%SiC与Al/3%SiC复合材料的力学性能提升有限。     

C/C复合材料SiC-Mo(Si,Al)_2涂层结构和抗氧化性能研究

采用高温原位反应法在C/C复合材料表面制备了SiC-Mo(Si, Al)_2防氧化复合涂层,用XRD、SEM测试表征了其物相组成和显微结构,对制备粉料中铝硅含量对涂层微观结构和抗氧化能力的影响进行了研究,分析了涂层失效原因。研究结果表明:添加Al粉使涂层制备过程粉料浸渗能力增强;Al、Si原子比为1∶10时所得到的复合涂层主要有Mo(Si, Al)_2、MoSi_2、SiC和游离Si等物相,具有较大的厚度和致密的结构,体现出良好的抗氧化性能。随着氧化的进行,SiO_2玻璃层出现的孔洞加速了涂层材料损耗,导致涂层中出现贯穿性裂纹,是涂层失效的主要原因。     

TiN对热压烧结Si3N4–TiN复相陶瓷显微结构和力学性能的影响

研究了TiN的来源(TiN粉、TiO₂粉和TiO₂溶胶)对热压烧结Si₃N₄–TiN复相陶瓷的相组成、显微结构与力学性能的影响。结果表明,当以TiN粉为第二相添加剂时,试样中仅检测到β-Si₃N₄和TiN相,Si₃N₄晶粒与TiN颗粒较粗大,硬度、强度和断裂韧性分别为(15.6±0.3) GPa、(1 058±78) MPa和(11.2±0.6) MPa·m^1/2;当以TiO₂粉为第二相添加剂时,除了β-Si₃N₄和TiN相,还检测到O′-Sialon相,O′-Sialon相的含量为8.7%(质量分数),Si₃N₄晶粒与TiN颗粒均匀细小,样品硬度提高到(16.7±0.4) GPa,强度和断裂韧性没有显著变化,分别为(986±76) MPa和(11.3±0.4) MPa·m^...     

反应熔体浸渗法制备C/SiC复合材料的显微结构与摩擦性能

C/SiC复合材料由于密度小、耐磨性好、耐高温等一系列优异性能,极有希望成为新一代的先进摩擦材料.反应熔体浸渗法由于工艺简单、成本低等优点最适合制造摩擦用C/SiC复合材料.本文采用反应熔体浸渗法制备C/SiC复合材料,进行显微结构和X射线衍射分析,测试试样的开气孔率、热扩散率及摩擦性能.结果表明材料致密度高,开气孔率为3.1～4.4%,热扩散率为0.089cm2/s.RMI工艺过程中有微小孔洞及裂纹产生.摩擦性能在后几次刹车实验时不稳定,还有待进一步提高.     

导热PE-LD复合材料的制备与性能研究

采用低密度聚乙烯(PE-LD)为基体材料,石墨、Al N为导热填充材料,通过双辊混炼、模压制备了导热复合材料,并对该复合材料的导热性能、力学性能、热行为进行了分析。结果表明,随着石墨或Al N含量的增加,PE-LD/石墨复合材料和PE-LD/Al N复合材料的热导率逐渐增大;PE-LD/石墨复合材料的热导率高于PE-LD/Al N复合材料的热导率。当石墨与Al N的总质量分数为50%、石墨与Al N的质量比为4∶1时,PE-LD/石墨/Al N复合材料的拉伸强度、弯曲强度均达到最大值,分别为12.8,17.15 MPa;此时PE-LD/石墨/Al N复合材料的热导率达到最大值,为0.618 W/(m·K),略低于添加质量分数50%的石墨时的PE-LD/石墨复合材料的热导率[0.634 W/(m·K)];当石墨与Al N质量比为1∶4时,PE-LD/石墨/Al N复合材料的热导率为0.488 W/(m·K),高于只添加质量分数50%Al N的PE-LD/Al N复合材料的热导率[0.410 W/(m·K)]。当石墨和Al N总质量分数为50%时,随着Al N含量的增加,PE-LD的结晶度增大。