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。     

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。     

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。     

生物形态多孔SiC陶瓷的制备技术

多孔SiC陶瓷可被用于过滤器件、触媒催化载体、分离膜、微反应器等工业领域.自然界的植物具有完美独特的结构形态,将其转化为碳模板,然后进行硅化处理制备生物形态的多孔SiC陶瓷,受到研究者的广泛关注.本文介绍了国内目前以高粱、木材和竹子为模板制备多孔SiO陶瓷的研究情况,并列出了多孔SiC陶瓷的应用.     

LSI制备具有SiC涂层的石墨材料及其性能研究

以鳞片石墨、氮化硼粉、氧化钇粉、氧化铝粉作为掺杂粉末,掺杂粉末与硅粉的混合粉末作为硅源,采用液相渗硅工艺在石墨基体材料表面制备SiC涂层。研究硅源中掺杂粉末含量对渗硅后石墨样品性能与结构的影响。XRD与SEM分析表明,经过1600℃渗硅处理后,硅源中的Si渗透到基体内部与碳发生原位反应生成SiC涂层,SiC涂层表面粘附硅少。当掺杂粉末总质量分数为12%时,制备的SiC涂层具有良好的抗氧化效果,材料在1300℃空气中氧化6 h失重率仅为1.39%。     

预制体浸渗法制备苎麻纤维织物SiC/Cu复合材料

以苎麻纤维织物SiC陶瓷为生物模板,通过腐蚀、敏化、活化、施镀等工艺镀金属镍,后经高温真空环境熔渗金属Cu,制备出了苎麻纤维织物SiC/Cu复合材料。通过物理性能、显微组织等测试分析,研究了镀镍时间对样品的各项性能和微观形貌的影响。结果表明,镀镍时间超过30 min,随镀镍时间增加,苎麻纤维织物SiC预制体的密度增加、开口气孔率降低、体积密度变化不大;苎麻纤维织物SiC陶瓷独特有序的生物结构和金属镍层的存在共同改善了金属Cu的熔渗效果。     

预制体浸渗法制备苎麻纤维织物SiC/Cu复合材料

以苎麻纤维织物SiC陶瓷为生物模板,通过腐蚀、敏化、活化、施镀等工艺镀金属镍,后经高温真空环境熔渗金属Cu,制备出了苎麻纤维织物SiC/Cu复合材料。通过物理性能、显微组织等测试分析,研究了镀镍时间对样品的各项性能和微观形貌的影响。结果表明,镀镍时间超过30 min,随镀镍时间增加,苎麻纤维织物SiC预制体的密度增加、开口气孔率降低、体积密度变化不大;苎麻纤维织物SiC陶瓷独特有序的生物结构和金属镍层的存在共同改善了金属Cu的熔渗效果。     

竹材制备SiC多孔陶瓷及吸波性能研究

以印度竹和竹炭粉为原料,采用溶胶凝胶法和液态渗硅法制备生物基SiC陶瓷块和陶瓷粉,并通过磁性金属担载制备了吸波材料。借助XRD、SEM、RAM反射率测试系统对材料的物相构成、微观构造、吸波反射率进行了分析。结果表明:竹材炭化及陶瓷化后均保持了多孔的骨架结构特征。溶胶凝胶法和液态渗硅法的陶瓷化反应都发生在竹炭孔道侧壁上,且溶胶凝胶法在竹炭孔道内部有硅基陶瓷晶须生成。要提高液态渗硅法竹炭向SiC的转化率和SiC的晶化程度,可以通过提高陶瓷化温度和延长保温时间的方法来实现。无论何种方法,竹炭粉比竹炭块的陶瓷转化率高。另外通过溶胶凝胶法制备的担载磁性金属的竹基陶瓷材料在低频波段有一定的电磁波吸收性能。草刺     

碳含量对反应熔渗法制备SiC晶须增强碳化硅陶瓷性能的影响研究

以SiC晶须作为增强体,通过酚醛树脂高温碳化裂解获得碳包覆的SiC晶须,与纳米碳化硅粉体、炭黑混合均匀形成复合陶瓷乙醇浆料.经过干燥、造粒、成型和排胶后获得SiCw-C-SiC素坯,利用反应熔渗法制备高体积分数的SiC晶须增强SiC陶瓷基复合材料.研究了碳黑含量对复合材料力学性能与显微结构的影响.通过扫描电镜照片显示,碳包覆的SiC晶须经高温反应熔渗后仍保持表面的竹节状形貌,且晶须与碳化硅基体间形成适中的界面结合强度,材料断口处有明显的晶须拔出;当炭黑含量为15wt％时,抗弯强度和断裂韧性达到最高值分别为315 MPa和4.85 MPa·m1/2,比未加晶须的SiC陶瓷抗弯强度提高了25％,断裂韧性提高了15％;当炭黑含量为20wt％时,复合材料中残留部分未反应的炭黑,制约其力学性能的提高.     

γ射线辐照聚碳硅烷先驱丝协同热交联制备高强度碳化硅纤维

采用γ射线在空气中辐照聚碳硅烷(polycarbosilane,PCS)先驱丝,将吸收剂量低于凝胶点剂量的PCS先驱丝在选定条件下作特殊的热交联处理,然后在惰性气氛保护下热解转化为SiC陶瓷纤维.通过红外光谱、热重分析、拉伸强度和氧含量测试研究了聚碳硅烷先驱丝的化学结构、热分解特性的变化以及烧成SiC纤维的结构与性能.结果表明:经热处理PCS的先驱丝形成了三维网络不熔不溶结构,其陶瓷产率高于未经热处理的先驱丝的陶瓷产率;经热交联处理的先驱丝所烧成的SiC纤维抗拉强度达2.3 GPa,较未经热交联处理的先驱丝所制得的SiC纤维的拉伸强度大幅提高;辐照协同热交联法制备的SiC纤维的氧含量低于直接辐照不熔化法制备的SiC纤维的氧含量.