前驱体制备Si-B-C-N陶瓷材料析晶过程的透射电镜研究

以透射电镜的先进分析方法为主要手段,对前驱体制备Si-B-C-N陶瓷(T2-1)材料纳米尺度的微结构及其晶化过程进行了研究.结果表明,在直接经过1400℃热解后,所得到的T2-1样品出现了非均匀的SiC和Si3N4的结晶以及石墨化或BCN的团簇.为了有效保持材料强度并抑制高温易分解Si3N4相的析出,对T2-1在1000℃热解以进行对比实验.显微结构的观察表明,经过低温热解的基体出现了均匀成分分相;即使再经过1400℃下的退火,仍能有效抑制Si3N4纳米晶的析出,从而增进了材料的高温稳定性.     

长柱状β-Si3N4晶粒与SiC晶须在层状Si3N4/BN复合材料中的作用

用SiC晶须和长柱状β－Si3N4对Si3N4/BN层状材料的基体层和分隔层进行了强化,轧膜工艺对SiC晶须和原料中存在的少量β－Si3N4晶粒有一定的定向作用,而基体层中定向分布的SiC晶须和长柱状的β－Si3N4晶粒对基体层的强讳论作用类似于块体材料,其抗弯强度和断裂韧性的提高幅度都大于50％,分隔层中β－Si3N4的定向度较差,但这利利于形成网状结构,在分隔层中起到骨架的作用,同时还可以增加裂纹的扩展长度,改善分隔层与基体层的界面结合状态,最终得到性能最佳的材料的成分为Si3N4 20wt%SiC晶须（基体层）,BN＋15vol%β-SiN4（分隔层）,其断裂功可达4820J／m2,抗弯强度仍可保持在650Mpa。β     

先驱体法制备非晶态SiCNO材料

以甲基乙烯基二氯硅烷、乙烯基三氯硅烷、氨基甲酸铵和环己烷作为原料,通过溶剂热合成路线制备出SiCNO陶瓷的液态先驱体。先驱体经1100℃热解后,转变为非晶态SiCNO材料。FT-IR红外分析显示先驱体中含有异氰酸酯官能团。非晶态SiCNO具有良好的高温热稳定性,在1500℃时仍保持无定形状态,1600℃以上时基体中析出Si2N2O和少量的β-SiC相。     

燃烧合成Si3N4和SiC复相材料的相稳定性热力学分析

为了提高Si3N4产率和降低成本,采用硅粉、氮气作为原料,碳、二氧化硅作为稀释剂,卤化铵作为化学激励剂,通过机械活化和化学激励法燃烧合成制备Si3N4和SiC复相原料。热力学分析表明:特定的工艺条件下氧化硅和碳替代氮化硅作为稀释剂,当氧化硅和碳含量约30wt%时,能得到氮化硅和碳化硅复合陶瓷粉体。以碳的活度为1计(ac=1),燃烧合成时两者稳定共存的温度为1647K;同时,增大氮气压力和降低氧分压是硅粉完全氮化的条件,而不宜提高合成温度。当满足特定工艺条件时(原料加入量为9%Si3N4及15%淀粉和SiO2的混合物、氮气压力大于3MPa、5小时磨研),燃烧合成产物的主晶相为Si3N4、SiC和Si2N2O,而无游离硅,此产物是烧结Si3N4和SiC复合陶瓷或制备Si3N4结合SiC耐高温材料的理想原料。     

CVI制备C/Si3N4复合材料及其表征

以SiCl4-NH3-H2为反应体系,采用化学气相渗透法CVI)制备C/Si3N4复合材料.渗透产物的能谱和X射线衍射表明渗透产物为非晶态Si3N4,经1350℃真空热处理后,产物仍然为非晶态Si3N4;经1450℃真空热处理后,产物已经发生晶型转变,由非晶态转变为晶态的α-Si3N4和β-Si3N4.渗透温度、渗透时间、气体流量对试样致密化、增重及微观结构的影响研究表明渗透温度为900℃、SiCl4流量为30mL/min、H2流量为100mL/min、NH3流量为80mL/min、渗透时间120h、系统压力1000Pa时,气体渗透进入碳布预制体后,在预制体内反应均匀,制备的复合材料较均匀.     

SiC和Si_3N_4粉体的太赫兹时域光谱研究

采用太赫兹时域光谱装置测试SiC和Si3N4粉体在0.4～2.4 THz的透射光谱,研究SiC和Si3N4粉体对太赫兹波的吸收性能与其电导率的关系,分析SiC和Si3N4粉体对太赫兹波的散射特性。结果表明,SiC是一种半导体材料,其内部含有较多可以自由移动的载流子,对太赫兹波的吸收较强;Si3N4是绝缘性很好的材料,对太赫兹波的吸收很小;SiC和Si3N4粉体对太赫兹波的散射作用属于瑞利散射,但是测试波长比粉体粒径大得多,散射效果不明显。     

高温碳／碳复合材料活塞

高温碳／碳复合材料活塞ＮＡＳＡＬａｎｇｌｅｙ研究中心具有优良抗热冲击性能和在１４００℃以上的高温仍保持高强度和高刚度的碳／碳夏合材料活塞取得了专利。据称，与铝活塞相比，碳／碳活塞可在很高温度工作，可靠性高，重量轻，使用贫油－空气混合器。同时热膨胀系数...     

Ti3SiC2-64vol%SiC复相陶瓷高温氧化机理研究

采用热等静压原位合成了高致密的Ti₃SiC₂-64vol%SiC复相陶瓷. 通过热重实验研究其在1100~1450℃中空气气氛的高温氧化行为和机理. 研究显示,复相陶瓷的等温动力学曲线遵循抛物线型氧化或抛物线型直线型氧化规律. SiC (64vol%)的引入显著提高了Ti₃SiC₂-SiC材料的抗氧化能力. XRD及SEM-EDS分析显示,氧化膜由外层金红石型TiO₂和非晶态SiO₂组成,过渡层为TiO₂与SiO₂混合物. 高温下（1400℃）,非晶态SiO₂的形成改变了TiO₂膜的生长形态,形成致密TiO₂膜,有效阻碍了氧的扩散. 长时间氧化其抛物线速率常数比在1200℃下氧化低一个数量级. 材料在1400℃下的抗氧化性能明显优于在1200℃下的抗氧化性能.     

Si和C的存在形态对TiSiCN薄膜微观结构与性能的影响

为扩展Ti Al N和Ti CN薄膜的应用,以适应高速切削和绿色干式切削加工技术发展趋势和要求,采用工业化多弧离子镀在工业用钢H13表面制备Ti SiCN硬质薄膜,以改善H13钢的力学和摩擦学性能。借助扫描电子显微镜、X射线衍射仪、X射线光电子能谱仪、维氏显微硬度计、摩擦磨损仪研究了Si和C的存在形态及其对Ti SiCN薄膜的微观形貌、微观结构、硬度和摩擦磨损性能的影响。结果表明:Ti Si CN薄膜组织致密,具有纳米晶Ti(CN)与非晶相(SiC、Si3N4和C);薄膜中C原子固溶于Ti(CN)中,随着C含量的增加,Ti(CN)固溶度增加;部分C以非晶态的形式存在,起到阻碍Ti Si CN纳米晶粒生长作用; Si以非晶SiC和Si3N4相的形式存在,并包裹Ti CN纳米晶,抑制薄膜晶粒的长大;高Si含量Ti Si CN-No.2薄膜和高C含量Ti Si CN-No.3薄膜表现出高硬度和耐磨减摩特性。     

多孔氮化硅/碳化硅复合材料制备的反应机理分析

为了探索碳热还原法制备多孔氮化硅/碳化硅(Si₃N₄/SiC)复合陶瓷材料在高温阶段的反应机理,采用固化的酚醛树脂为碳源,通过热解产生具有反应性的碳,使之在1300-1780℃等不同温度下与表面包裹的氮化硅粉反应,氩气为保护气氛.通过对试样的XRD、TEM分析和显微结构观察,结合反应的热力学和动力学结果计算推测,树脂裂解碳与Si₃N₄反应生成SiC的机理主要为Si₃N₄分解生成Si(l)与C进一步发生的液-固反应,和Si(l)与反应过程中的中间产物CO(g)之间发生的液-气反应.其他还包括C与Si₃N₄间直接进行的固-固反应;C与Si₃N₄表面的SiO₂间的气-固反应以及由SiO(g)、Si(g)参与的气-固反应.树脂裂解碳与Si₃N₄从1400℃左右开始发生反应形成SiC,温度升高对SiC层的生长有促进,保温时间的延长对SiC层的生长厚度影响较大.     

Spatially-resolved photocapacitance measurements to study defects in a-Si:H based p–i–n particle detectors

Thick large-area particle or X-ray detectors suffer degradation during operation due to creation of defects that act as deep traps. Measuring the photocurrent under homogeneously absorbed weak light can monitor variation in detector performance. We describe how photocapacitance can be used as an alternative method to measure the creation of defects and their energy level after intense irradiation with protons or He ions at 1.5 MeV and after exposure to intense laser pulses. The possibility to detect small areas of high defect density in a large-area detector structure is discussed.     

氮碳化钛涂层制备技术的研究进展

氮碳化钛涂层具有优良的力学及摩擦学性能,作为硬质耐磨涂层,已广泛用于切削刀具、钻头和模具等,具有广阔的应用前景.综述了氮碳化钛涂层主要的制备技术,分析了温度、化学组分、涂层厚度等因素对涂层性能的影响,并指出了其发展趋势.     

溶胶-凝胶工艺合成Ti(C,N)超细粉末

以TiO（OH）₂溶胶和炭黑为主原料,采用溶胶-凝胶工艺。经N₂气氛下碳热还原合成了Ti（C,N）超细粉末．分析了合成过程的热力学,探讨了原料配比、合成温度、保温时间和氮气流量等工艺参数对Ti（C,N）组成和性能的影响．通过控制工艺条件,可以得到x值为0．2～0．7,粒径＜100nm的Ti（C_1-x,N_x）超细粉末.     

非平衡磁控溅镀制备ZrCN-Ti及ZrCN-W镀膜的磨润性能研究

许多年来,氮化钛镀膜的使用相当普遍。在周期表中与钛属于同一周期的另一过渡元素锆,亦是一引人注目的材料。已有许多关于氮化锆的研究,然而,对碳氮化锆的了解仍然有限。本研究使用非平衡磁控溅镀系统制备了ZrCN镀膜,探讨了C2H2/N2反应气体流量比例、以及添加Ti、W等对ZrCN硬度和磨耗性能的影响。结果显示,在总反应气体流量固定不变状态下,ZrCN硬度及磨润性能随反应气体流量比例降低而增加;添加Ti和W会显著增加ZrCN的硬度和磨耗性能,添加Ti的效果比添加W的佳。不论有无添加物,Zr CN的磨耗性能皆明显比TiN的佳。     

晶体硅太阳电池最大功率下负载的函数表达

从实际的晶体硅太阳电池电路基本方程出发，推导出晶体硅太阳电池最大功率下负载的函数表达。与传统的电工电路不同，太阳电池电路最大功率点下的负载大于太阳电池内阻，并随着温度的升高，其比值逐渐降低。实验结果与理论吻合。     

一种具有稳定富碳表层的SiC纤维的制备与性能

采用不饱和烃不熔化处理后的聚碳硅烷（PCS）纤维经高温烧成可制得一种新型的SiC纤维,纤维的抗张强度达2.5~2.8GPa,氧含量4wt%~6wt%,电阻率仅为0.5Ω·cm左右,大大低于采用传统空气不熔化方法得到的SiC纤维.研究表明:该纤维表面存在厚度约50nm的富碳层,并且在Ar气中进行高温热处理后,表面富碳层结构无明显变化.与日本通用级SiC纤维Nicalon NL202 相比,纤维的耐热性提高200~300℃.纤维具有低电阻率稳定性,从室温到1600℃,其电阻率始终保持在0.4~0.8Ω·cm.     

硅对含钇Ni3Al基合金IC6微观组织和高温抗氧化性能的影响

利用扫描电镜研究了不同含量的硅对添加适量稀土元素钇后的定向凝固Ｎｉ３Ａｌ基合金ＩＣ６微观组织的影响，并测试了不同硅含量合金的１１００℃抗氧化性能。结果表明，硅能进一步提高加钇ＩＣ６合金的高温抗氧化性能。     

某型脐带电缆胶料的选择

通过对不同种类胶料的物理性能、力学性能和工艺性能等的检测及其使用状态的鉴定检验,优选出一种适合脐带电缆胶管使用环境条件的高抗撕硅橡胶,用于代替原来使用的6144硅橡胶,从根本上解决了脐带电缆胶管的断裂问题。     

碳化硅涂层的离子注入沉积改性

采用全方位离子注入和沉积（Plasma Immersion Ion Implamation and Deposition，PⅢ＆D），在SiC涂层表面形成注入沉积改性层（改性元素A1和Si），观察了离子注入和沉积对涂层表面裂纹的封填情况，分析了离子注入和沉积后涂层表面的相组成，考核了离子注入和沉积对SiC-C／SiC材料抗氧化性能的影响。实验结果表明：注入AI再注入沉积Si改性后显著降低复合材料在1300℃空气中的氧化质量损失，提高了复合材料的抗氧化能力，边注入边沉积Al和同时全方位沉积AI和Si改性对复合材料抗氧化性能改善作用较小，边注入边沉积Si改性改善复合材料抗氧化性能的作用最小。