真空热压烧结法制备金刚石/Al-Cu基复合材料

采用真空热压烧结法成功制备了金刚石/Al-Cu基复合材料。研究表明,少量Cu粉的添加,能优化金刚石/纯Al复合材料的热膨胀系数、热导率等热性能。在室温~300℃,金刚石体积含量为50%的复合材料热膨胀系数为(7.3~11.3)×10-6/℃。在室温下,热导率为325 W/(m·K)。     

纤维掺杂疏水SiO2气凝胶的制备与表征

采用溶胶-凝胶方法成功制备了陶瓷纤维掺杂的疏水SiO2气凝胶.陶瓷纤维在SiO2气凝胶中起骨架支撑的作用来提高气凝胶的机械性能.SiO2气凝胶的机械强度从没有掺杂纤维的1.6×104Pa提高到掺杂10%纤维的9.6X 104Pa,且掺杂10%纤维的SiO2气凝胶常温常压的热导率仅为0.029 W/(m·K).掺杂SiO2气凝胶的疏水性通过表面修饰也得到了极大的提高.     

高导热金刚石/铝复合材料的真空热压制备

以纯铝粉末和金刚石为基体材料,采用真空热压固相烧结方式制备出热导率为677 W/(m·K)的高导热金刚石/铝复合材料.利用激光导热仪、热膨胀仪对金刚石/铝复合材料性能进行表征,并通过对制备温度、保温时间及金刚石基本颗粒尺寸的调控来优化制备工艺.研究发现:随制备温度升高,金刚石/铝复合材料的密度及致密度均有所提高,其热导...     

纤维增强气凝胶柔性隔热复合材料的制备

以正硅酸乙酯(TEOS)为原料,酸碱催化两步法配制溶胶,浸渍柔性纤维毡后进行超临界干燥制备柔性隔热复合材料.研究表明,随着超临界干燥溶胶之前老化时间的延长(1 h～7 d),复合材料在600℃下的抗拉强度变大(0.13～0.21MPa),红外光谱分析确定是由于其水解程度变大.复合材料中的纯气凝胶比表面积为209.8 m2/g,平均孔径为18.8 nm.场发射扫描电镜照片表明气凝胶很好地填充于纤维之间,避免了纤维与纤维的接触.从而柔性复合材料具有低热导率,120、500℃下分别为0.019、0.054 W/m·K.     

微波快速合成碲掺杂方钴矿及其性能研究

采用微波快速合成结合放电等离子(SPS)烧结技术,制备了不同Te掺杂量的Co_3Sb_(3-x)Te_x(x=0、0.4、0.5)样品。并对其进行物相组成、微观结构、电性能、热性能等表征分析。XRD图谱表明微波辐射时间4～5min可以合成高纯度的CoSb3化合物;通过SEM进行微观结构分析表明,采用微波快速合成能够得到晶粒尺寸1～10μm,结构致密,晶粒均匀的样品;电性能分析表明,Te的掺杂极大地降低了材料的电阻率,其中Co_3Sb_(2.5)Te_(0.5)室温时电阻率为4.98μΩ·m,在423～673K测试范围内功率因子1400～1800μW·m-1·K-2;热性能分析表明Te掺杂极大地降低了材料热导率,其热导率为4.4～5.2W·m~(-1)·K~(-1),晶格热导率仅为2.3～4.2W·m~(-1)·K~(-1),说明其具有良好的热性能。热电优值ZT在测室温度范围(283～773K)内随温度升高显著增大,最大值达到0.29。     

初始浆料中固相含量对莫来石多孔陶瓷显微结构和性能的影响

以叔丁醇为溶剂,采用凝胶注模工艺制备莫来石多孔陶瓷,研究不同固相含量对莫来石多孔陶瓷的显微结构、气孔率、气孔尺寸及分布、压缩强度和室温热导率的影响。实验结果表明,莫来石多孔陶瓷的气孔率和开气孔率分别在54.9%~61.2%和50.8~55.5%;气孔分布均匀且呈单峰分布,气孔孔径为2.34~3.52μm;在相同的烧结制度下,固相含量升高,莫来石多孔陶瓷的收缩率变小,气孔率降低,压缩强度和热导率明显升高,最高强度达59.5MPa,最低热导率为0.408W/m·K。     

裂解SiOC陶瓷内涂层改善炭气凝胶复合材料抗氧化性能研究（英文）

为了提高炭纤维增强炭气凝胶隔热复合材料的抗氧化性能,以二甲基二乙氧基硅烷和甲基三甲氧基硅烷为原料配制SiOC先驱体溶胶并浸渍炭气凝胶复合材料,经凝胶老化、溶剂交换、干燥、裂解得到含SiOC内涂层炭气凝胶复合材料,重复以上步骤得到不同复合次数的抗氧化复合材料。研究表明随着复合次数增加,复合材料密度和热导率增加,复合3次的密度为0.77g/cm3(未复合之前为0.20g/cm3),热导率为0.33W/m·K(未复合之前为0.11W/m·K)。在空气中1600℃,20min抗氧化测试,质量损失率随着复合次数增加而减小,复合3次的质量损失率为10.33%,线收缩率为1.16%。通过浸渍有机硅溶胶,裂解转化后可在纳米多孔炭气凝胶复合材料内部形成内涂层,明显改善其抗氧化性能。     

高体积分数铝石墨复合材料的制备研究

研究了鳞片石墨粉制备高体积分数铝石墨复合材料的工艺。利用石蜡作为石墨预制块粘结剂,研究预制块中石墨层面取向,通过压力渗透法沿着石墨层面方向渗入铝液,制备出热物理性能较好的铝石墨复合材料。通过仪器测试得到体积分数为65%铝石墨复合材料的热导率和热膨胀系数分别为511.558W/(m·K)(20℃)和12.973×10-6K-1(50~150℃)。     

乳液溶胶-凝胶法制备莫来石纳米晶微球

以仲丁醇铝为铝源,正硅酸乙酯为硅源,利用乳液溶胶-凝胶法制备了氧化铝/二氧化硅复合凝胶微球,并通过热处理对复合凝胶微球进行了结晶化处理;采用扫描电镜(SEM)、差热/热重分析(DTA/TG)、X射线衍射(XRD)研究了仲丁醇铝与正硅酸乙酯的相对含量以及热处理温度对复合凝胶球微结构及结晶的影响。结果表明：过量的正硅酸乙酯会导致分散相凝胶不充分从而形成液滴融合状的微结构;所得氧化铝/二氧化硅凝胶球经过1000oC热处理后,球体内形成了莫来石纳米晶,经谢乐公式计算,微球体内的纳米晶平均尺寸为12 nm。     

PAN预氧丝复合RF气凝胶的性能研究

本文以间苯二酚(C6H4(OH)2)和甲醛(HCHO)为前驱体,碳酸钠(Na2CO3)为催化剂,采用溶胶-凝胶技术、超临界干燥工艺制备了间苯二酚-甲醛(RF)气凝胶。另外,通过添加聚丙烯腈(PAN)预氧丝改善了RF气凝胶的力学性能,制备了PAN预氧丝复合RF气凝胶。文中通过调节质量分数ω、间苯二酚与催化剂摩尔比(R/C值)这两个参数对微结构进行调控,其中选取质量分数ω为15%, R/C值为100和500的气凝胶进行比较,经过分析可知R/C值为100的气凝胶性能优良,复合后样品的比表面积变为618.6 m₂/g,孔体积为2.423 cm₃/g,平均孔径为15.1nm。PAN预氧丝复合后的气凝胶依然具有优异的热学性能,在常温下热导率为0.032W/(m.K)。力学性能有了很好的改善,压缩模量为1.499MPa,比纯RF气凝胶提高了0.6倍。     

原位生长碳纳米管对炭/炭复合材料导热性能的影响

以炭纤维表面原位生长有碳纳米管(Carbon nanotubes,CNTs)的针刺毡体作为前驱体制备出生长有CNTs的炭/炭复合材料,并与在同样工艺条件下通过致密化最终热处理得到的纯炭/炭复合材料进行对比.结果表明,在密度几乎相同的情况下,生长有CNTs的炭/炭复合材料的室温Z轴热导率约为11.10 W/(m·K),几乎为纯炭/炭复合材料的室温Z轴热导率(6.28 W/(m·K))的2倍,其原因可能在于CNTs可以有效改善炭纤维和热解炭之间的界面特性,明显减少炭/炭复合材料中纤维和热解炭界面处周裂纹的出现,还可以诱导热解炭形成一种拥有更高导热率更易石墨化的粗糙结构.     

镀钨金刚石/铜复合材料的制备及导热性能（英文）

使用热扩散法在金刚石表面镀钨,并采用不同工艺参数制备镀钨金刚石/铜复合材料,观察不同样品的微观形貌,并使用激光闪射法测量样品的热导率,探索制备高热导率金刚石/铜复合材料的最佳工艺参数。研究结果表明,在金刚石表面镀钨可以改善界面结合,当镀覆时间为60 min时,镀层完整、均匀、平整,样品的热导率达到486 W/(m·K)。镀层的完整性和均匀性比镀层厚度更为重要。进一步对镀钨金刚石进行退火处理后,镀层与金刚石之间的冶金结合增强,制备得到的复合材料的热导率提高到559 W/(m·K)。     

粒度组成对高体积分数SiC_p/Al复合材料性能的影响

采用凝胶注模法制备SiC预制件用于无压熔渗液态铝合金实现60～67 vol%SiCp/Al复合材料的近净成形制备,研究了碳化硅颗粒级配及热处理对复合材料力学和热学性能的影响.结果表明:不同粒度的SiC粉体在铝基体中分布均匀,无明显偏聚现象;采用较细的SiC颗粒级配和退火处理都能有效提高复合材料强度;粗颗粒级配能增大SiC在复合材料中的体积分数,有利于导热性能的提高和热膨胀系数的降低;SiCp/Al复合材料抗弯强度介于240～365 MPa,室温时热导率介于122～175 W·m-1·℃-1.之间,室温至250℃的平均线热膨胀系数小于7.5×10-6℃-1,满足电子封装的性能要求.     

氟锆酸钾添加浓度对铝基PEO涂层热物理性能的影响

为了研究氟锆酸钾(K_2ZrF_6)添加对铝基PEO涂层热物理性能的影响。在硅酸盐-氢氧化钠电解液体系下,通过掺杂不同浓度的氟锆酸钾(0,0.5,1.5和3 g/L),使用等离子体电解氧化技术(PEO)在纯铝基体表面制备得到了氧化铝-氧化锆复合陶瓷涂层。采用DSC以及LFA对涂层的热物理性能(比热容、热导率)进行了表征,并通过SEM、XRD、EDS等测试手段分析不同添加浓度下铝基PEO陶瓷涂层的显微形貌以及相结构组成,对其变化趋势及对热物理性能的影响机理进行讨论与分析。结果表明:氟锆酸钾掺杂后,涂层相结构主要由α-Al_2O_3、γ-Al_2O_3、莫来石与t-ZrO_2组成;随着添加浓度的增加,陶瓷涂层的生长速率不断提高、内部的微孔数量增多、氧化锆含量持续上升,涂层密度先下降后增加,涂层表面出现局部放电现象;锆元素掺杂后涂层比热容呈现出波动下降趋势,热导率数值显著降低,当氟锆酸钾添加浓度为1 g/L时,涂层的热导率最低,为0.148 W/(m·K),较添加前降低了72.5%。对于纯铝基体,在硅酸盐体系电解液引入氟锆酸钾成分可以有效降低涂层的热导率,提高涂层的隔热性能。     

压制模具温度对粉末冶金成型铝硅电子封装材料组织和性能的影响

采用纯铝包套热压成型后真空烧结的方法制备了成分为Al-60wt.%Si的电子封装材料。研究了压制模具温度对材料显微组织、致密度、热导率以及热膨胀系数的影响。结果表明:压制模具温度为300℃时,烧结后铝基体形成半连续网格结构,合金内部孔洞较少;压制模具温度为350～450℃时,烧结后铝基体形成连续网格结构,合金内部孔洞逐渐增多,尺寸增大。当模具温度为350℃时,烧结后的合金物理性能较佳,烧结后合金的致密度和热导率分别为98.8%和115W/(m·K),室温～100℃、室温～150℃时的平均热膨胀系数分别为10.3×10-6℃-1和10.8×10-6℃-1。     

氧化铝陶瓷低温特性研究

研究了α-Al2O3含量分别为99%和92%的氧化铝陶瓷(以下分别简称99和92氧化铝陶瓷)在室温和低温下(293,195和77K)的力学和热学性能。结果表明:两种氧化铝陶瓷的抗弯强度变化规律相同且变化幅度都较小,说明玻璃相的存在并没有对氧化铝的低温强度造成显著影响;99氧化铝的断裂韧性随温度降低线性升高,而由于晶界玻璃相的存在,92氧化铝的断裂韧性在77K时有所降低。热学性能测试表明,两种氧化铝的热导率随温度的变化规律一致。99和92氧化铝在20K时的热导率分别为4.1和1.7W/(m·K),远远小于不锈钢的热导率14.7W/(m·K)。因此,如果采用氧化铝陶瓷替代不锈钢作为超导绝缘支撑材料可以大大降低系统的漏热,提高超导磁体的稳定性。     

CNTs/Cu复合超细粉末及其复合材料的制备

以硝酸铜和预处理碳纳米管(CNTs)为原料,采用喷雾干燥-煅烧-还原工艺获得超细CNTs/Cu复合粉体。将复合粉体分别利用模压成形(MP)和冷等静压成形(CIP)两种工艺分别制备出CNTs/Cu复合材料。比较两种工艺下得到的复合材料的致密度、硬度、导电率和导热性能。结果表明:喷雾干燥法制备的复合粉体纯度高,CNTs分散均匀。冷等静压成形优于模压工艺,冷等静压工艺制备的复合材料中CNTs含量为0.5%(质量分数)时,硬度和热导率分别达到105.24 HV和407.84W/(m·K)。     

Er_3Ni颗粒4～40 K温区表观热导率测量及其回热器漏热特性（英文）

研制了颗粒状磁性材料低温表观热导率测量装置,对Er_3Ni在4～40 K及不同氦气压力下的表观热导率进行了测量并计算了Er_3Ni热导率系数。在不同温区的测试结果表明,真空状态下,Er_3Ni颗粒表观热导率为0.11～0.22 W/m·K,对应的热导率系数为0.31～0.53;当氦气压力增大至1.4～2.2 MPa后,表观热导率趋于稳定,稳定后的平均值为3 W/m·K,对应的热导率系数为7。进一步研究了Er_3Ni型回热器不同工况下的漏热特性,提出了丝网与颗粒混合填充的方案以降低冷热两端的轴向漏热。结果表明,在Er_3Ni回热器中混合填充尼龙网和316 L不锈钢丝网后制冷性能显著提高,在1.6 MPa压力下漏热降低幅度分别高达12%和8%。     

铁-镍双掺杂方钴矿的合成与热电性能

采用微波加热合成结合放电等离子体烧结制备了铁-镍双掺杂方钴矿Co_(3.8-x)Fe_xNi_(0.2)Sb_(12) (x=0.05, 0.10, 0.15, 0.20)块体材料,并对其物相组成、晶粒尺寸、元素分布、热电性能等进行了系统研究。X射线衍射分析表明,样品X射线衍射峰与单相CoSb_3相符;场发射扫描电镜分析表明,样品晶粒尺寸为1～3μm、平均尺寸为1～2μm,各元素均匀分布;电性能分析表明,Ni/Fe双掺杂对电输运性能有进一步改善,最高功率因子为2.667×10~3μW·(m·K~2)~(-1);热性能分析表明,Fe掺杂对晶格热导率影响较小,晶格热导率与晶粒尺寸有关,主要热输运机制为晶界散射,Co_(3.65)Fe_(0.15)Ni_(0.2)Sb_(12)的最小晶格热导率为2.8 W·(m·K)~(-1)。Co_(3.7)Fe_(0.1)Ni_(0.2)Sb_(12)在773 K获得最大热电优值0.50,显著高于传统方法制备的Ni/Fe单掺杂或者双掺杂样品。     

液固分离法制备Al-65vol%Si电子封装材料组织及性能

采用液固分离法制备了Al-65vol%Si电子封装材料,借助扫描电镜、透射电镜等手段分析了合金中Si相的形态分布、界面及断口形貌,测定了合金的热膨胀系数、热导率及抗弯强度。结果表明:Al-65vol%Si合金组织中硅相颗粒分布均匀,形状规则呈近团球状和短杆状,Al/Si两相界面光滑、平直,无缺陷。合金密度2.4 g/cm3,室温下的热导率(TC)为119.5 W/(m.K),热膨胀系数(CTE)从50℃到400℃在6.5×10-6～11.3×10-6/K范围内稳定增加,抗弯强度为132 MPa,Si相的脆性断裂为主要断裂方式。Al-65vol%Si合金性能满足电子封装要求。