原位合成SiC-BN复合陶瓷设计与热力学研究

采用原位合成的方法设计并制备了SiC-BN复合陶瓷.通过热力学计算,选择了制备SiC-BN复合陶瓷的反应方程式,并通过进一步的计算,选择合适的烧结工艺保证了反应方程式Si3N4 B4C 2C=3SiC 4BN不会受到副反应的影响.通过实验验证此反应在1 700℃能够反应完成,生成β-SiC和h-BN.     

原位合成SiC-BN复合陶瓷

采用原位合成的方法设计并制备了SiC-BN复合陶瓷.经理论计算及实验证明,在相对较低的温度(1700 ℃)下即可成功实现预期的原位反应.复合陶瓷中生成了细小均匀的微米级SiC和BN颗粒,在添加剂较多的地方发现了纳米级的SiC晶粒.SiC-BN系列复合陶瓷的抗弯强度和断裂韧性在含20vo1%BN时达到最大,分别为311MPa和4.5 MPa·m1/2,弹性模量和硬度随BN含量的增加而减小,B60复合陶瓷的弹性模量为40.8GPa,维氏硬度为0.55GPa.不含BN的BO复合陶瓷的断裂方式主要为穿晶断裂,含有BN的SiC-BN复合陶瓷的断裂方式主要为沿晶断裂.     

SiC复合微弧氧化陶瓷层制备及其摩擦学性能

通过在电解液中添加SiC纳米颗粒的方法,利用微弧氧化技术在ZL109铝合金上制备复合陶瓷层,研究SiC复合微弧氧化陶瓷层的微观结构和摩擦学性能。研究结果显示,SiC纳米颗粒进入到微弧氧化陶瓷层中形成了复合陶瓷层,复合陶瓷层主要由α-Al2O3、γ-Al2O3和SiC三相组成;与普通的微弧氧化陶瓷层相比,SiC复合陶瓷层的表面更加平整,硬度提高了20.4%;SiC复合陶瓷层在高速往复式摩擦磨损实验中的摩擦系数降低了22%、磨痕宽度减小了34.7%。分析表明,复合陶瓷层硬度的提高和导热性的增强是改善摩擦磨损性能的主要原因。     

Si-B-C陶瓷涂敷2D C/SiC复合材料的抗氧化性能

利用化学气相沉积(CVD)法制备了Si-B-C陶瓷涂敷改性的2D C/SiC复合材料,研究了其在700～1200℃氧化10 h性能和结构的演变规律以及自愈合机制,同时获得了Si-B-C涂层在不同温度氧化后的形貌、组分和物相转变规律.结果表明:涂敷在复合材料表面的Si-B-C陶瓷随温度的升高氧化加快,但氧化程度较低,不深于7μm;随温度的升高,氧化形成的硅硼玻璃黏度降低,挥发增强;当温度达到1200℃时,硅硼玻璃析出SiO2晶体;Si-B-C陶瓷涂敷改性的C/SiC具有优良的抗氧化性能,随氧化温度的升高,复合材料失重率增加,但在1200℃氧化10h后失重率仅为0.47％;此外材料在1000℃氧化后的强度保持率最高,达到91.6％,Si-B-C陶瓷氧化形成的硅硼玻璃可以有效封填裂纹,这是材料具有优良抗氧化性能的主要机制.     

Si-B-C陶瓷涂敷2D C/SiC复合材料的抗氧化性能

利用化学气相沉积(CVD)法制备了Si-B-C陶瓷涂敷改性的2D C/SiC复合材料, 研究了其在700～1200 ℃氧化10 h性能和结构的演变规律以及自愈合机制, 同时获得了Si-B-C涂层在不同温度氧化后的形貌、 组分和物相转变规律。结果表明: 涂敷在复合材料表面的Si-B-C陶瓷随温度的升高氧化加快, 但氧化程度较低, 不深于7 μm; 随温度的升高, 氧化形成的硅硼玻璃黏度降低, 挥发增强; 当温度达到1200 ℃时, 硅硼玻璃析出SiO₂晶体; Si-B-C陶瓷涂敷改性的C/SiC具有优良的抗氧化性能, 随氧化温度的升高, 复合材料失重率增加, 但在1200 ℃氧化10 h后失重率仅为0.47%; 此外材料在1000 ℃氧化后的强度保持率最高, 达到91.6%, Si-B-C陶瓷氧化形成的硅硼玻璃可以有效封填裂纹, 这是材料具有优良抗氧化性能的主要机制。     

新型SiC复合陶瓷的耐冲蚀性能

研究了新型SiC复合陶瓷的冲蚀行为,并与45碳钢、铸钢和Al_2O_3陶瓷进行了比较．结果表明：45碳钢、铸钢和冲蚀率大都在0．13～0．26 mg/g范围内随着攻角变化,最大值分别出现在15°、30°、90°攻角,具有典型韧、脆性材料的特点;新型SiC复合陶瓷的抗冲蚀性能优越,特别是其冲蚀率几乎不随攻角变化(冲蚀率大约为0．025 mg/g,速度影响因子为1．3～1．8)．新型SiC复合陶瓷中软硬相的有效配合、凹凸不平的损伤表面、多粒度的多晶型SiC紧密结合和细小SiC颗粒的弥散强化对其优异抗冲蚀性能均起着重要的作用．     

原位合成纤维块体陶瓷的制备与性能

研究了Ｓｉ３Ｎ４原位合成纤维块体陶瓷材料的制备工艺及主要影响因素。发现材料的增韧源于两种不同尺度的协同作用：纤维内部长柱状晶粒或晶须的定向增韧与纤维外部弱结合界面形成的特殊纤维块体结构增韧。并制备出具有优异性能的纤维块体陶瓷，其ＫＩＣ可达２３．９５ＭＰａ·ｍ＾１／２。     

短切SiC纤维对LAS玻璃陶瓷复合材料性能的影响

采用热压烧结法制备了不同纤维长度的SiCsf/LAS玻璃陶瓷复合材料,研究了该复合材料的微观结构、力学性能和在8.2～12.4GHz频率范围内的微波介电性能.结果表明:SiC纤维体积含量为1%时,随着SiC纤维长度的增加,SiCsf/LAS材料的抗弯强度先增加后降低.由于碳界面层的形成,SiCsf/LAS材料要比LAS材料具有更高的介电常数和损耗.当SiC短纤维的长度为4mm时,SiCsf/LAS复合材料的复介电常数具有最大的频散效应,分析认为这与碳界面层在复合材料中形成的电偶极子有关.     

TiC-TiB2复合陶瓷制备的研究进展

通过介绍国内外TiC-TiB2复合陶瓷的制备方法、显微结构与合成机理,并结合超重力下燃烧合成TiCTiB2复合陶瓷的显微结构与合成机理,探讨了各种制备方法的特点及对TiC-TiB2复合陶瓷致密化的影响,并指出自蔓延高温合成因其成本低,现已成为制备该类复合陶瓷主要的、最具前景的关键技术,同时为促进陶瓷致密、细化组织并提高组织均匀性,该材料的发展方向应着重于采用自蔓延高温合成制备TiC-TiN共晶系陶瓷.     

Cf／SiC陶瓷基复合材料制备及性能研究现状

本文综述了Cf／SiC陶瓷基复合材料的研究进展，回顾了碳纤维的发展过程，介绍了Cf／SiC陶瓷基复合材料的制备技术，详细阐述了Cf／SiC陶瓷基复合材料的力学性能与微观结构，分析了提高其断裂强度、断裂韧性的机理。并展望了Cf／SiC陶瓷基复合材料以后的研究重点及发展前景。     

炭/炭复合材料抗氧化研究进展

C/C复合材料的高温氧化性能限制了其在高温领域的更广泛应用.简要介绍了C/C材料的氧化机理,综述了两种主要的抗氧化方法,即基体改性和涂层技术;并就涂层体系的要求、基本结构和影响因素作了详细介绍,同时对C/C复合材料抗氧化研究发展的趋势提出了一些见解.     

超高温抗氧化复合材料研究进展

超高温抗氧化材料技术是制约新一代可重复使用液体火箭发动机技术发展的一项重要关键技术．为此国外近年来大力发展超高温(2200～3000℃)抗氧化材料技术。综述了国外新一代可重复使用液体火箭发动机用超高温抗氧化材料的研究进展,主要包括难熔金属及合金、难熔陶瓷材料、难熔碳化物、难熔硼化物和抗氧化C／C复合材料。最后指出了超高温抗氧化材料技术的研究方向。     

碳/碳复合材料高温抗氧化涂层研究进展

介绍了碳／碳复合材料抗氧化涂层的基本要求和近年来抗氧化涂层的研究进展，讨论了目前抗氧化涂层中存在的主要问题。对于碳／碳抗氧化涂层的研究方向，也作了简要的阐述。     

碳／碳复合材料的氧化与防护

碳/碳复合材料的氧化敏感性限制了它的应用,为满足未来宇航飞行器等对高温结构材料的需要,必须彻底解决碳/碳复合材料的氧化防护问题。本文在认真分析碳/碳复合材料氧化过程的基础上,全面总结了提高碳/碳复合材料的抗氧化途径,其具体方法包括:材料内部结构、纤维、基体的改进和用各种方法在其表面施加保护涂层。同时,进一步发现:一种包括硼酸盐玻璃作内涂层,以SiC、Si_3N_4、SiO_2等作为外涂层的多层涂层系统,能在1700℃以下对碳/碳复合材料提供较好的防护。     

反应温度对水热改性炭/炭复合材料抗氧化性能的影响

以磷酸、B₄C、SiC和Al₂O₃粉料为原料, 采用一种新颖的水热法对炭/炭(C/C)复合材料基体进行了抗氧化改性. 重点研究了水热反应温度对改性试样的物相组成、微观结构及抗氧化性能的影响. 采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、能量色散谱仪(EDS)及X射线光电子能谱(XPS)对改性后试样进行了表征. 结果表明：经过水热改性处理, 炭/炭复合材料表面缺陷被玻璃相B₂O₃、HPO₃和微晶Al(PO₃)₃所组成的涂层所覆盖, 材料的抗氧化性能明显提高; 抗氧化性能在120～200℃范围内随着水热改性温度的升高而提高; 在200℃水热改性后的炭/炭复合材料在700℃的空气中氧化10h后的质量损失仅为2.31%.     

连续碳纤维增强陶瓷基复合材料的氧化行为和氧化防护研究

通过叙述C/C和C/SiC两种复合材料的氧化特点分析了碳纤维增强陶瓷基复合材料(CFRCMCs)的氧化行为,分别从纤维、基体、界面层及外表面4个方面综述了碳纤维改性、基体抗氧化技术、界面层抗氧化技术和表面涂层技术4种CFRCMCs的抗氧化技术,分析了4类抗氧化技术的原理和特点.     

电解液组分对TiCP/Ti6Al4V复合材料微弧氧化膜耐蚀性及耐磨性影响

采用微弧氧化技术在 TiC_P/Ti6Al4V 复合材料表面制备陶瓷膜。在NaAlO₂和NaH₂PO₂两种溶液体系中通过添加不同添加剂 NaOH、C₁₀H₁₂CaNa₂N₂O₈·4H₂O和Na₂SiO₃, 研究电解液组分对陶瓷膜组织、耐蚀性和耐磨性的影响。结果表明: 在NaH₂PO₂电解液体系中生成的膜层由金红石型和锐钛矿型TiO₂相组成, 而在NaAlO₂体系中除了生成TiO₂外, 还生成了Al₂TiO₅和γ-Al₂O₃。添加NaOH可以加快微弧氧化反应速率, 添加NaAlO₂和Na₂SiO₃有利于提高膜层的硬度, NaH₂PO₂溶液体系中形成的膜层厚度是NaAlO₂溶液体系的2~3倍。 在NaAlO₂和NaH₂PO₂电解液体系中生成的膜层, 其耐腐蚀性能排序均为: Na₂SiO₃>C₁₀H₁₂CaNa₂N₂O₈·4H₂O>NaOH。在NaAlO₂电解液体系中生成的膜层的耐磨性能排序为: Na₂SiO₃>NaOH>C₁₀H₁₂CaNa₂N₂O₈·4H₂O, 而在NaH₂PO₂电解液体系中生成的膜层的耐磨性能排序为: Na₂SiO₃>C₁₀H₁₂CaNa₂N₂O₈·4H₂O>NaOH。TiC_P/Ti6Al4V复合材料经过微弧氧化处理后, 耐磨性和耐蚀性均优于基体, 在NaH₂PO₂+Na₂SiO₃电解液中生成的微弧氧化膜的耐蚀性最好, 耐磨性也较好, 其腐蚀电流密度较钛基复合材料基体降低约2个数量级, 因此综合性能最好。     

铕铽配合物/甲基丙烯酸酯型聚合物复合材料的制备及表征

采用原位合成法制备了一系列不同铕铽比例的稀土配合物/甲基丙烯酸酯型聚合物复合材料.利用红外光谱、SEM图像、紫外-可见吸收光谱和光致发光光谱表征了材料的结构、微观形貌、光学带隙及发光性能.结果表明,铕铽稀土配合物/甲基丙烯酸酯型聚合物复合材料在365nm紫外光激发下,均能产生发光峰在613nm附近的红光发射,发光亮度高,色纯度高,且发光强度与共聚物中MAA的含量有关;Tb3+对Eu3+荧光性能的影响与Tb3+所占比例有关,即当Tb3+比例较小时,对Eu3+产生荧光猝灭作用,当Tb3+比例较大时,对Eu3+产生荧光敏化作用.