β-SiC晶须的生长及微观结构研究

以高岭土、超细碳粉为原料,采用高温碳热还原方法合成出性能良好的β-SiC晶须。运用XRD,SEM,TEM,EDAX等分析检测技术研究了该晶须的结晶特征及生长机理。结果表明:晶须沿<111>方向具有平行的堆垛层错,横断面呈正三角形,晶须顶端存在螺旋位错。该方法生产的β-SiC晶须,其生长过程为“VS”机理。     

β—SiC晶须的形貌和微观结构

利用透射电子显微镜研究了β-SiC晶须的形貌和微观结构及其相互关系。结果表明,β-SiC晶须的横截面有三角形和六角形两种。研究发现三角形晶须是具有面心立方结构的单晶体,其横截面是(111)面,生长方向(晶须轴向)为[111]方向。侧面平行于{112}晶面族。在六角形晶须的电子衍射花样中发现同时存在面心立方和密排六方两种斑点,但高分辨电镜观察结果表明,在这种晶须中没有发现密排六方结构,其密排六方衍射斑点是晶须中高密度孪晶面所致。因此六角形晶须也是面心立方结构,其横截面,轴向和侧面的晶体取向与三角形晶须相同,所不同的是在六角形晶须中存在大量孪晶面与晶须轴向垂直的微孪晶。     

亚微米级β-SiC晶须改性三元BMI树脂体系的研究

将亚微米级碳化硅（β-SiC）晶须使用硅烷偶联剂进行表面处理,用处理的β-SiC晶须改性实验室制备的一种韧性三元双马来酰亚胺树脂体系（BDM/BPA-BMI/DABPA）。研究了β-SiC晶须用量对BDM/BMPP/DABPA三元体系性能的影响。结果表明,适量β-SiC晶须的加入可以有效提高固化树脂的拉伸模量和弯曲模量,并降低断裂伸长率;使用β-SiC晶须改性的树脂体系仍可保持较高的抗冲击性能和断裂韧性;固化树脂的最大分解速率对应的温度随着SiC晶须含量的增加而升高,最大分解速率随着SiC晶须含量的增加而减小,加入β-SiC晶须体系的玻璃化转变温度最大可以达到308℃,体系的耐热性能得到提高。     

热处理温度对制备β-SiC结合SiC材料的影响

以绿碳化硅、单质硅和炭黑微粉为原料,以聚乙烯基吡咯烷酮(K90)为结合剂,采用注浆工艺制备碳化硅坯体,然后在埋炭(焦炭)保护气氛中分别于1 000、1 200、1 420和1 510℃保温3 h热处理,主要研究了热处理温度对β-SiC结合SiC材料的致密度、强度、物相组成、显微结构等的影响,并探讨了β-SiC的生成生长机制。结果表明:1 000℃热处理后试样的致密度和强度较低,没有生成β-SiC;1 200和1 420℃热处理后试样的致密度和强度均比1 000℃热处理后试样的大,并且生成了较多β-SiC晶须;1 510℃热处理后试样的致密度和强度均比1 200和1 420℃热处理后试样的小,并且生成的β-SiC晶须的长径比也比1 200和1 420℃热处理后试样的小。     

大量制备β-SiC纳米晶须的方法

一种大量制备β-SiC纳米晶须的方法，属于纳米技术领域。本发明以二氧化硅粉和硅粉为主要原料，配料后，经高频感应加热发生硅热还原反应生成SiO，然后以碳纤维作为碳源，直接生成大量β-SiC纳米晶须。与现有技术相比，本发明具有方法简单，成本低廉，可以大规模制备出高质量β-SiC纳米晶须的特点。适合进行工业化生产，为国内外进一步开发利用β-SiC纳米晶须提供了一种良好的方法。     

以酚醛树脂为碳源低温催化反应合成碳化硅粉体

以硅粉和液态酚醛树脂为原料,硝酸镍为催化剂前驱体,采用催化反应的方法制备了碳化硅粉体。研究了反应温度、催化剂用量、保温时间和碳硅摩尔比等对合成碳化硅粉体的影响,采用X射线衍射、场发射扫描电子显微镜和透射电子显微镜分析了产物的物相组成和显微结构。结果表明:无催化剂时,β-SiC的合成条件为1 350℃保温3 h,所合成的β-SiC大部分为颗粒状,仅有极少量晶须生成;当添加0.50%的Ni作催化剂、n(C):n(Si)=1.2:1.0时,1 300℃保温3h即可合成纯相的β-SiC,且制备的试样中有大量β-SiC晶须生成。β-SiC晶须的生长机理主要为固-液-气-固机理。     

硅—钛—硼掺杂烧结金刚石的显微结构

使用透射式电子显微镜观察和分析了Si-Ti-B掺杂烧结金刚石/硬质合金(PDC)中金刚石层(PCD)的显微组织、金刚石及其粘结相的形态与结构。烧结后的金刚石晶粒有两种:具有高位错密度的晶粒是经塑性变形而未发生再结晶的晶粒和有低位错密度的已发生了再结晶的晶粒。晶体学取向不同的片层状β-SiC是主要粘结相,连续分布于金刚石颗粒之间。粘结相中的TiC颗粒分布在金刚石和β-SiC的边界上。此外,还有微量的残留的Si和Ti颗粒分布在金刚石边界或β-SiC颗粒之间。本文还讨论了烧结过程中上述物相的形成及其对材料力学性质的影响。     

溶胶-凝胶-碳热还原法制备富碳β-SiC纳米粉体

采用溶胶-凝胶-碳热还原法,以正硅酸乙酯和蔗糖为原料,在0.1 MPaAr气气氛中碳热还原合成β-SiC纳米粉体。通过X射线衍射、Raman光谱、扫描电镜和透射电镜对β-SiC纳米粉体的物相、微观结构及形貌进行了表征。结果表明:当合成温度为1 600℃时,已经开始生成β-SiC相,随着温度升高至1 700℃,完全生成了含有C_(Si)缺陷的富碳β-SiC相。β-SiC纳米粉体表现为纳米级的团聚颗粒,平均粒径为40 nm,并生成晶须。对β-SiC纳米粉体的碳热还原反应机理进行了分析,结果表明:溶胶-凝胶法明显降低了生成气态SiO控制反应的温度。     

炼铁高炉用碳化硅风口组合大砖的制备与性能

以碳化硅颗粒(3～1、1～0.088 mm)与细粉(<0.088 mm)、硅粉(<0.088 mm)、工业炭黑(牌号N990)、二氧化硅微粉和ρ-Al₂O₃粉等为原料制备了炼铁高炉用碳化硅风口组合大砖，并与氮化硅结合碳化硅砖、自结合碳化硅砖、国外进口自结合碳化硅砖对比，分析与评估新型碳化硅风口组合大砖的使用性能。结果表明：1)0～100 mm区域主要由O’-SiAlON、β-SiAlON、α-Si₃N₄、Si₂N₂O等一种或多种氮化物与β-SiC复相结合而成，体积密度2.68～2.70 g·cm^-3,显气孔率14%～15%,组织结构均匀。2)0～100 mm区域β-SiC纳米晶须与氮化物有穿插生长现象；随着深度增加，絮状β-SiC纳米晶须增多，氮化物减少，深度150 mm后结合相主要为β-SiC和莫来石。3)与参比制品比较，新型碳化硅风口组合大砖具有良好的基础性能指标，熔碱侵蚀后质量变化率-0.1%,明显优于进口自结合碳化...     

二元炭质-二氧化硅干凝胶和气凝胶制备碳化硅晶须

以炭质水性中间相和正硅酸乙酯(TEOS)为原料,由溶胶-凝胶法分别制得二元干凝胶和气凝胶前驱体.在氩气气氛中,通过碳热还原分别合成了直径在纳米级的SiC晶须.利用红外光谱,X-射线衍射和透射电子显微镜对合成的β-SiC晶须进行了表征,结果表明,SiC晶须的生长过程为"VS"机理,合成温度和前驱体制备工艺对SiC晶须的性质有较大的影响.     

碳纤维诱导法制备SiC晶须的工艺及机理

以碳化稻壳为原料、碳纤维为诱导相制备碳化硅晶须.用X射线衍射、电子显微镜分析所制晶须的组成和形貌.结果表明:晶须依附于碳纤维生长,实现了晶须与反应残余物的自动分离.晶须为纯β-SiC晶须,直径为0.5～2 μm,长度为100～500 μm,表面光滑,在晶须中没有发现夹杂物及球晶,晶须的获得率为100%.晶须尖端平整,未出现催化剂溶球,说明晶须以气相合成机制生长.从热力学角度阐述了晶须气相结晶生长的机理.     

溶胶-凝皎-碳热还原法制备富碳β-SiC纳米粉体

采用溶胶-凝胶-碳热还原法,以正硅酸乙酯和蔗糖为原料,在0.1 MPaAr气气氛中碳熟还原合成β-SiC纳米粉体.通过x射线衍射,Raman光谱、扫描电镜和透射电镜对β-SiC纳米粉体的物相、微观结构及形貌进行了表征.结果表明:当合成温度为1 600℃时,已经开始生成β-SiC相,随着温度升高至1 700℃,完全生成了含有Csi缺陷的富碳β-Sic相.β-SiC纳米粉体表现为纳米级的团聚颗粒,平均粒径为40nm,并生成晶须.对β-SiC纳米粉体的碳热还原反应机理进行了分析,结果表明:溶胶-凝胶法明显降低了生成气态SiO控制反应的温度.     

SiC晶须的微波加热合成

首先以硅溶胶(w(siO2)=30%,平均粒径为10～20 nm)和活性炭(平均粒径<10um,w(C)=99.5%)为原料,六偏磷酸钠为分散剂,混匀后在真空下于110℃烘干24 h制成反应前驱体,然后将其破碎成不同粒度的细粉,在多模谐振腔微波炉中分别加热至1 300～1 600℃保温15～60 min制备了SiC晶须,研究了热处理温度、保温时间以及反应前驱体的粒度对晶须产率的影响.结果表明:(1)当热处理温度为1 300～1 400℃时,产物主要为方石英及少量β-SiC,SiC晶须的产率较低;温度达到1 500℃以后,产物主要为SiC晶须及少量SiC颗粒,且在1 500℃下保温时间从15 min延长到30 min时,SiC晶须产率显著增加;温度提高到1 600℃时,生成了等轴SiC颗粒及SiC晶须.(2)1 500℃保温30 min为比较适合的微波加热合成条件,晶须产率能达到80%以上.(3)较小的反应前驱体颗粒有利于SiC晶须的生成.     

SiC晶须在Si3N4-C和SiO2-C-N2系统中的合成

对Si3N4-C和SiO2-C-N2系统中的主要化学反应以及SiC晶须在两种系统中合成的热力学条件进行了分析,进而采用碳黑为碳源、Si3N4与SiO2微粉为硅源、氧化硼为催化剂,分别在氩气与氮气气氛下,于1600℃合成SiC晶须.采用扫描电子显微镜,透射电子显微镜等分析手段分析了晶须的生成量和形貌结构特征.结果表明:通过SiO2-C-N2系统可以一步合成SiC晶须,其与Si3N4-C系统合成的均为β-SiC;但在晶须的生成量和质量上,Si3N4-C系统合成的SiC晶须较好.     

化学气相反应法制备SiC涂层

采用化学气相反应法,以3种不同工艺在C／C复合材料表面制备了SiC涂层,并检测了其抗氧化性能．以工业用Si和辅助剂SiO2为原料,在高温、惰性环境中反应产生SiO蒸气,将其引入反应室与C／C复合材料在不同温度下进行气相反应,在试样表面生成一层致密的SiC涂层。X射线衍射分析表明：涂层是由β-SiC组成。从试样截面的扫描电镜可知：不同工艺制得的SiC涂层界面过渡带颗粒的微观形貌各异。经最优工艺制备的涂层过渡带很窄,有β-SiC纳米晶须生成,且其抗氧化性能最佳。     

杂质对β-SiC非线性导电特性及防晕层起晕电压影响的研究

研究了不同杂质及其含量对β-SiC非线性导电特性的影响,并提出了单独利用β-SiC作为电机线圈防电晕材料的新方法。β-SiC微粉合成过程中,向其中掺杂V、Al等金属离子,可有效调控β-SiC的非线性导电特性;β-SiC微粉表面吸附的Fe、Al、Mg、Ca、Ti、V等金属氧化物杂质,随其含量的提高,β-SiC电阻率下降;随表面胶态SiO2含量的提高,β-SiC微粉电阻率提高,非线性系数增大。通过调节β-SiC微粉表面SiO2含量,可有效调节其防晕涂层表面电阻率ρs和起晕电压,随着β-SiC微粉表面SiO2含量增加,防晕涂层表面电阻率ρs和起晕电压也随之提高。β-SiC完全可单独用作电机线圈的防电晕材料。     

稀释气体对化学气相沉积SiC涂层生长行为的影响

以CH3SiCl3-H2为反应气体,采用Ar和H2作为稀释气体。在1100℃、负压条件下,由化学气相沉积制备了SiC涂层,研究了稀释气体对涂层沉积速率、形貌以及晶体结构的影响。以Ar为稀释气体时,随着稀释气体流量的增加沉积速率迅速减小;用Ar作稀释气体制备的SiC涂层相对粗糙,随着Ar流量的增加,晶粒簇之间的空隙较大,涂层变得疏松。XRD分析表明：当稀释气体Ar流量超过200ml／min时,涂层中除了β-SiC外,还逐渐出现了少量的α-SiC。以H2为稀释气体时,当H2流量增加到400ml／min时,涂层的沉积速率迅速增大;以H2为稀释气体制备的SiC涂层致密、光滑,沉积的SiC涂层全部是β-SiC,且具有非常强的(111)晶面取向,涂层中无α-SiC出现。     

哑铃形B-SiC晶须在Al2O3-ZrO2-C复合耐火材料中的形成

以传统工艺为基础,将碳结合材料、铝粉、硅粉、鳞片状石墨、碳黑及酚醛树脂相混合，压制成试样，然后在1200℃～1600℃之间的焦床上烧结。用XRD、SEM、EDX和TEM，确定和观察到了相组成和显微结构。显微结构变化及与温度之间的关系影响了体积密度、显气孔率和机械强度。在1200℃～1300℃之间SiC晶须和方晶石球的形成影响了初始机械性能。SiC晶须的增加与温度有关，然而，产生的SiC的形态在不同扭度下明显不同。在1200℃，1400℃．许多β-SiC晶须为哑铃形，在基质中分布良好。在1500℃以上，SiC晶须卷缩蛮粗并聚集。哑铃形β-SiC晶须可以在功能元件中原位产生，诸如水口或滑板系统中，或作为细粉加入到碳结合材料中，以改进Al2O3-ZrO2-C系统中复合碳结合材料并提高热机械性能。     

真空条件下多热源法合成高纯β-SiC微粉

以高纯的硅质原料和碳质原料为合成原料,采用多热源法在真空条件下合成出了β-SiC微粉.用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、化学分析及激光粒度分析仪等分析测试手段对合成产物进行了表征.结果表明,合成产物晶相为β-SiC,纯度达99％以上,一级品中晶体颗粒多为半自形体和自形体.温度越高,合成的β-SiC微粉晶型程度越好,纯度也相应的提高.当温度超过1758℃时,合成产物由β-SiC转变为α-SiC.     

制备重结晶碳化硅用α-SiC微粉的表面改性

将聚醚改性聚二甲基硅烷(PMPDMS)与α-SiC微粉按一定比例充分混合,于120℃烘干12 h后碾碎,放入刚玉坩埚内,在N2保护下以一定的加热制度进行热处理,然后分析其相组成、比表面积、烧结块密度及其显微结构的变化;同时以B4C微粉取代α-SiC微粉做同样处理后进行XRD和SEM分析,以确定包覆在B4C微粉表面的PMPDMS在热处理过程中是否生成了β-SiC.结果表明:1)包覆在B4C微粉表面的PMPDMS在试验确定的热处理条件下可以生成β-SiC;2)表面改性后α-SiC微粉相组成发生一定改变,比表面积增大,用其制成的烧结块的密度增大,显微结构更加致密,表明其烧结活性增强.