SiC晶须合成中SiC颗粒的生成机理及特性

本文对稻壳合成ＳｉＣ晶须（简称ＳｉＣｗ）的副产品ＳｉＣ颗粒（简称ＳｉＣｐ，牌号ＢＰ）的合成及特性进行了研究，运用ＴＥＭ、ＸＲＤ等分析检测技术，对ＳｉＣｐ的形状、结构、粒度分布等进行了研究。研究表明：ＢＰ－ＳｉＣｐ呈无规则形状，以β－ＳｉＣ为主要晶型。由稻壳生产的ＢＰ－ＳｉＣｐ，粒度小于１０μｍ的占７６％。此外，对ＢＰ－ＳｉＣｐ在复合材料上的应用进行了展望。     

SiC/SiC晶须复合材料

日本大阪工业技术试验所玻璃陶瓷材料部开发了一种新的制造纤维增强陶瓷(SiC/SiC晶须复合材料)的方法。它先是制作成碳化硅(SiC)前驱体的聚碳硅烷(PCS)同SiC晶须的复合体,然后加热使PCS热解生成该复合材料基体的SiC,尽管还存在产品密度不高的问题,     

SiC 晶须的显微结构

用分析电镜研究 SiC 晶须的显微结构,按结构特征 SiC 晶须分为一维无序结构和呈竹节状两类。SiC 晶须具有分叉现象,一种是在一个主干上长出几个分支,另一种由一段双晶和分叉成两支晶须两部分组成。SiC 晶须双晶互为{221}孪晶关系,挛晶界面平行于基体的(001)_M;研究了 SiC 晶须的热稳定性,发现α—SiC 的热稳定性更好些。     

SiC晶须的显微结构

用分析电镜研究ＳｉＣ晶须的显微结构，按结构特征ＳｉＣ晶须分为一维无序结构和呈竹节状两类。ＳｉＣ晶须具有分叉现象，一种是在一个主干上长出几个分支，另一种由一段双晶和分叉成两支晶须两部分组成。ＳｉＣ晶须双晶互为｛２２１｝孪晶关系，孪晶界面平行于基体的（００１）Ｍ；研究了ＳｉＣ晶须的热稳定性，发现α－ＳｉＣ的热稳定性更好些。     

稻草制备SiC晶须

以废弃的稻草为原料,在1300～1400℃的氩气保护条件下制备SiC晶须。研究反应温度、反应时间、催化剂对SiC晶须制备的影响和反应机理。结果表明,SiC晶须在1350℃时生长最好;SiC晶须温度控制在1350℃左右为宜,采用先高温成核再低温保温的加热方式,反应时间控制在2h;碳化硅晶须主要以β型为主,同时含有少量α型SiC晶须。晶须以竹节状居多,晶须直径为10～200nm之间,长径比>10。用Fe粉和H3BO3作催化剂所生成的晶须较多,但其长径比较小。反应机理主要是VLS机理,以废弃稻草为原料制备SiC晶须为稻草应用提供了一种新的途径。     

SiC晶须的特性及其合成与应用发展现状

碳化硅晶须（SiliconCarbideWhisker，以下简称SiCw）是一种直径为微米级的短纤维单晶体，其晶体结构与金刚石相类似，这就决定了它具有低密、高熔点、高强度和弹性模量、高硬度、热膨胀系数低、高化学稳定性等诸多优点。这些特性使得SiCW作为金属基、陶瓷基先进复合材料的有效增强、增韧材料，近年来得到了快速发展。本文对SiCW的特性及合成方法进行了介绍，并对其在先进复合材料上的应用状况进行了展望。     

稻壳合成β－SiC晶须及生长机理研究

稻壳是生产ＳｉＣ晶须的一个重要资源，研究表明，稻壳内部结构中的ＳｉＯ２与Ｃ是生成ＳｉＣ颗粒的主要因素，外源ＳｉＯ２的加入能提高ＳｉＣ晶须的产率，ＳｉＣ晶须的含量可达３０％左右，杂质含量影响ＳｉＣ晶须的形貌与结构，并从理论上探讨了ＳｉＣ颗粒及β－ＳｉＣ晶须的生长机理。     

用稻壳制备SiC晶须

用 SiC 和 Si_3N_4 晶须增强和增韧陶瓷正在受到人们的重视,取得了一定的进展。晶须属于高纯度超细单晶体,取向高度一致,强度接近于原子间结合力。制备 SiC 晶须,可归纳如下几种方法:有机硅化合物的热分解法;SiCl_4 等卤化物与CCl_4、碳氢化合物反应法;在高温(2500℃)下升华再结晶法;Si 和 C 在高温下,Fe,     

SiC晶须增强SiCf/SiC复合材料的力学性能

以连续SiC纤维为增强体,采用前驱体浸渍裂解工艺,在复合材料基体中引入SiC晶须制备出多级增强的SiCf/SiC-SiCw复合材料,并采用化学气相渗透工艺在SiC晶须表面制备BN界面层,研究了SiC晶须及其表面BN界面层对复合材料的性能影响.结果表明:在复合材料中引入SiC晶须后,由于晶须的拔出、桥连及裂纹偏转等作用增加了裂纹在基体中传递时的能量消耗,使SiCf/SiC复合材料的压缩强度有明显提高,当引入体积分数为20％的SiC晶须时,复合材料压缩强度提高了22.6％,可达673.9 MPa.通过化学气相渗透工艺在SiC晶须表面制备BN界面层后,复合材料的拉伸强度、弯曲强度和断裂韧度分别为414.0,800.3 MPa和22.2 MPa·m1/2,较SiC晶须表面无界面层时分别提高了13.9％,8.8％和19.0％.     

SiC晶须制备工艺的研究

实验以高含氢硅油(H-PSO)为原料, 在石墨材料表面制备SiC晶须, 利用“正交试验法”以结晶率为指标, 研究热处理温度(T)、保温时间(t)、保护性气氛流量(f)和基体孔隙率(P)这四个因素对SiC晶须生成的影响。通过扫描电镜、透射电镜、拉曼光谱及X射线衍射等测试手段, 分析了SiC晶须形貌及结构特点。实验结果表明, 热处理温度是影响SiC晶须生成最重要的因素, 其影响程度远远大于其他参数, 其次是气流量、孔隙率和保温时间。安全流量范围内, 较高的气流量使SiC晶须生成反应充分进行; 较小的孔隙率有利于SiC晶核的长大; 高的热处理温度及长的保温时间能促进SiC晶须的继续生长。SiC晶须是以SiC晶相为核, 以硅的氧化物为壳的核壳结构。     

激光照射SiC纳米颗粒原位生成SiC晶须

以激光为热源,以SiC纳米颗粒材料为前驱体,用激光照射SiC纳米颗粒原位生长晶须.结果表明:由于激光能量输出的瞬时特性,SiC纳米颗粒受到激光的照射可瞬时生成SiC晶须.随着激光功率的提高,晶须的直径从纳米级增大到微米级.由于在激光光斑内能量呈高斯分布,光斑内不同区域的SiC颗粒的温度不同,致使生成的晶须形态在不同的区域分别呈现为团絮状、网状和棒状等.X射线衍射分析表明,激光照射SiC纳米颗粒原位生长的晶须具有很高的纯度.     

SiC晶须对反应合成多孔TiB_2-TiC复合材料的影响

以Ti、B_4C和SiC晶须(SiC_w)为原料,采用自蔓延高温合成法制备了多孔TiB__2-TiC复合材料。讨论了SiC_w含量对TiB__2-TiC复合材料物相、组织形貌、孔隙率和抗压强度的影响。结果表明:不添加SiC_w时,复合材料中主要物相为贫硼相TiB和Ti_3B_4以及TiC和少量TiB__2;在5Ti+B_4C体系中加入SiC_w后,贫硼相TiB和Ti_3B_4逐渐减少直至消失,而出现富硼相TiB__2和TiC的含量增加。随着SiC_w含量的增加,复合材料的孔隙率逐渐增加,由38.46%增加至5_2.78%。当SiC_w含量小于1.0时,随着SiC_w含量的增加,多孔TiB_2-TiC复合材料的抗压强度明显增加,当SiC_w含量为1.0时,复合材料的抗压强度达到最大值56.04MPa。Ti与SiC_w反应会生成TiC、Ti_3SiC_2和TiSi_2等物相,消耗一定量的Ti,使得与B4C反应的Ti量减少,从而促进富硼相TiB_2形成和TiC的增多。并且在SiC_w表面形成颗粒状TiC或者层片状Ti_3SiC_2,增加SiC_w与TiB_2-TiC基体之间的结合,更有利于发挥SiC_w的强化作用。     

不同原料合成SiC晶须的形貌结构特征和生长机理研究

分别以SiO2微粉和Si3N4为硅源,炭黑为碳源,氧化硼为催化剂,采用碳热还原法在1500℃氩气气氛下合成了SiC晶须。通过透射电镜和扫描电镜对所合成SiC晶须的形貌和晶体结构特征进行了分析。结果表明,采用两种硅源所合成的晶须均为β-SiC单晶,晶须的生长面为(111)面,生长方向为[111]方向。两种硅源所合成的晶须形貌特点存在较大差别,表明其合成SiC晶须的生长机理不同,VLS生长和螺旋位错的延伸生长可以分别用来解释以SiO2微粉为硅源和以Si3N4为硅源合成的晶须在形貌结构特征上的差别。     

生物活性硅酸钙晶须的螯合剂法水热合成

硅酸钙用作生物材料的研究近年来引起了人们的关注,因其良好的生物活性而有望在生物医学领域得以应用.本文利用含Ca²⁺和SiO₃^2-的溶液、以EDTA(乙二胺四乙酸)为螯合剂,通过在普通高压釜中200℃,5h水热反应,首次制备了直径、长度分别为0.1-1μm、40-100μm这样大尺寸的生物活性托贝莫莱石晶须,并且对托贝莫莱石晶须的形成机理进行了初步的探讨.     

SiC晶须形貌质量检测标准

本文首次提出碳化硅晶须的形貌质量检测标准，该标准包括晶须的长度、直径、长径比、以及晶须的表面光洁率、晶须直晶率、晶须中颗粒物含量几个方面的检测，并已在１９９３年２月，被国家“８６３”高技术结构材料专家组认定，做为我国ＳｉＣ晶须产品形貌质量的检测标准。     

SiC晶须形貌质量检测标准

本文首次提出碳化硅晶须的形貌质量检测标准，该标准包括晶须的长度，直径，长径比及晶须的表面光洁率，晶须直晶率，晶须中颗粒物含量几个方面的检测，并已在１９９３年２月被国家“８６３”高技术结构材料专家组认定，做为我国ＳｉＣ晶须产品形貌质量的检测标准。     

VLS机制生长SiC晶须研究

采用化学气相沉积方法,以Ni薄膜为催化剂,CH4、SiH4为反应气体,H2为载气,成功地在Si基片上生长出β-SiC晶须.运用X射线衍射和扫描电子显微镜系统地研究了不同催化剂厚度对SiC晶须形貌、结构和化学成分的影响.     

含氢硅油制备SiC晶须的研究

以高含氢硅油为原料,在石墨基体上生长出SiC晶须。主要研究石墨基体的表面状态和加热温度对SiC晶须生长的影响,探究SiC晶须形成过程。影响SiC晶须形核和生长的主要因素为热处理温度,随着热处理温度的升高,SiC晶须的结晶产量也相应增高。石墨基体的表面状态对SiC晶须的形成也有一定的影响,随着石墨基体缺陷提供形核点的增多,SiC晶须的结晶产量提高,并且出现相互搭接的现象。SiC晶须的形成过程分为形核和生长两个部分,低温形核,高温生长,遵循VLS(气-液-固)生长机理。     

SiC晶须增强铝复合材料EI

本文综述了近年来SiC_W/Al复合材料的发展状况,主要讨论了其制造方法、力学行为、强化模型及界面问题,并对其今后的发展作出初步设想。     

晶须合成的最新进展

一、前言晶须是细长单晶,几乎没有缺陷,所以抗张强度极高,其中有些接近理论值。晶须的直径与抗张强度之间有着明显的相关关系,直径变细时,其强度迅速增加(特别是数μm以下的)。近年来人们对晶须生长机理的研究及其应用于高性能复合材料(FRM)都寄予极大的关注。本文以SiC晶须为重点,就各种晶须和纤维新的合成方法,集中介绍一些最新的研究实例。