基于CO2激光焊接的高温光纤压力传感器的研制

为了满足高温环境下的压力测量需求,研制了一种基于CO2激光焊接的高温F-P光纤压力传感器.介绍了MEMS压力敏感结构的制作过程,分析了传感器各组件之间的焊接工艺,实现了高温F-P光纤压力传感器的无胶化封装.在此基础上,对传感器的温度特性和高温压力性能进行了研究.结果表明,采用CO2激光焊接封装的传感器可靠性高,在高温下...     

基于CO2激光焊接的高温光纤压力传感器

为了满足高温环境下的压力测量需求,研制了一种基于CO2激光焊接的高温F-P光纤压力传感器。介绍了MEMS压力敏感结构的制作过程,研究了传感器各组件之间的焊接工艺,实现了高温F-P光纤压力传感器的无胶化封装。在此基础上,对传感器的温度特性和高温压力性能进行了研究。结果表明,采用CO2激光焊接封装的传感器可靠性高,在高温下信号传输正常,未出现光谱能量衰减现象。在300 ℃高温下,传感器在0~2.5 MPa范围内的测量误差小于0.2 %FS,能够实现高温压力的准确测量。但温度对传感器的影响不可忽略,在实际应用过程中需对传感器进行温度补偿。     

高温结构吸波材料综述

比较了高温背景下各类吸渡材料的特点,确定连续纤维增强陶瓷基复合材料是较理想的高温吸波材料体系.分析了常用陶瓷基复合材料中连续纤维以及陶瓷基体的介电性能,确定连续碳化硅纤维增强碳化硅基(SiG/SiC)复合材料是目前较有前途的高温结构吸波材料.综述了高温结构吸波材料的国内外研究现状,重点介绍了国防科技大学的最新研究进展,最后讨论了高温结构吸渡材料存在的问题.     

传感器用耐高温导线研究进展

耐高温导线具有良好的高温稳定性、高温绝缘性、耐腐蚀性、磁电特性与弯绕性等优点,在传感器中用于传输信号、控制电流等。目前,进行高温测量的传感器使用温度要求高达600℃以上,传统耐高温导线已经无法满足使用要求。所以,提高耐高温导线温度特性刻不容缓。文章综述了传感器用耐高温导线材料与结构、制作过程关键工艺及研究进展,并对耐高温导线材料性能提升与发展方向作出了展望。     

4H(6H)-SiC表面重构的STM/STS研究北大核心CSCD

半导体碳化硅由于具有宽的带隙,高的导热系数以及大的电子迁移率等优点,使其成为一种在高温、高频、大功率电子器件中具有应用前景的材料。碳化硅器件的性能受表面和界面质量的影响。在高温条件下退火碳化硅表面的重构,形貌也会发生变化,导致与金属或其他材料接触的表面结构不同。因此,碳化硅器件会受到表面重构和形貌的影响。扫描隧道显微镜/扫描隧道谱(STM/STS)是一种可以在实空间获得表面重构的形貌信息以及电子结构非常有用的工具。这篇综述介绍了用STM/STS分析了4H(6H)-SiC的各种表面重构及其电子结构,旨在促进表面科学和碳化硅生长以及器件的发展和进步。     

碳化硅作为先进材料的应用与制备

很少材料具有和碳化硅(SiC)一样卓越的综合性能。在物理性质方面,碳化硅具有几乎和金刚石一样的极高硬度,它能耐1000℃以上的温度,在这样的高温下不发生明显变化。作为半导体,和硅一样,碳化硅具有许多优良特性,适合用于在高温和高频条件下工作及在辐射环境中工作的电子器件。它还有透明性,刚性和强度极高的特点。由于具有这样一些引人注目的特性,SiC一直是由研磨材料到高温器件的各种传统与精密用途的首选材料。     

我国研制成功纳米压力传感器

中国科学院院士、表面材料及纳米技术权威闻立时２００１年１０月１２日在长沙向外界宣布 :湖南长沙索普测控技术有限公司研制的纳米压力传感器获成功 ,产品整体性能超过美国超微传感器 ,一举拉近了我国在这一技术领域与世界先进国家存在的差距。像人体的五官一样 ,传感器是信息产业的“感官系统” ,也是人类五官的延伸。纳米压力传感器采用纳米结构的功能材料作为敏感元件 ,细密如毫发 ,灵敏似五官 ,实现了传感器在高温、高压等恶劣环境下的长期稳定性和可靠性 ,提高了传感器准确度等级、温度特性等各方面性能指标。这是传感器技术领域的一…     

热管理用高导热碳化硅陶瓷基复合材料研究进展

碳化硅陶瓷基复合材料以其高比强度、高比模量、高导热、良好的耐烧蚀性能、高温抗氧化性、抗热震性能等特性,广泛应用于航空航天、摩擦制动、核聚变等领域,成为先进的高温结构及功能材料。本文综述了高导热碳化硅陶瓷基复合材料制备及性能等方面的最新研究进展。引入高导热相,如金刚石粉、中间相沥青基碳纤维等用以增强热输运能力;优化热解炭炭与碳化硅基体界面用以降低界面热阻;热处理用以获得结晶度更高、导热性能更好的碳化硅基体;设计预制体结构用以建立连续导热通路等方法,提高碳化硅陶瓷基复合材料的热导率。此外,本文展望了高导热碳化硅陶瓷基复合材料后续研究方向,即综合考虑影响碳化硅陶瓷基复合材料性能要素,优化探索高效、低成本的制备工艺;深入分析高导热碳化硅陶瓷基复合材料导热机理,灵活运用复合材料结构与性能的构效关系,以期制备尺寸稳定、具有优异热物理性能的各向同性高导热碳化硅陶瓷基复合材料。     

碳化硅高技术陶瓷及其应用

碳化硅高技术陶瓷以其耐磨性、耐高温性、耐腐蚀性尤为突出,已广泛应用于机械、汽车、宇航、化工、石油等许多工业领域。本文介绍了碳化硅陶瓷作为结构材料的应用如密封环、研磨介质、防弹板、研磨盘、高温耐蚀部件等：同时从碳化硅陶瓷的市场价值出发介绍了碳化硅陶瓷作为工程材料的应用。     

优质陶瓷刀具材料

陶瓷是未来的最新一类刀具材料,其潜力在于高速精加工操作范围宽以及对于难加工材料亦具有切削加工速率。陶瓷刀具材料的发展部分地归于70年代汽车、燃气透平和其他高温结构材料应用所新开发的高温结构陶瓷技术。优质陶瓷即氧化铝、部分稳定氧化锆(PSZ)、碳化硅及氮化硅,但是块状PSZ因硬度有限(努氏硬度～1500Kg/mm~2),不能用作机加工的切割刀具。此外,碳化硅也     

连续SiC纤维和SiCf/SiC复合材料的研究进展

连续SiC纤维最主要的制备方法是先驱体转化法, 目前已发展到第三代, 它主要作为SiC基复合材料(SiC_f/SiC)的增强体。SiC_f/SiC具有优异的耐高温、抗氧化和高温抗蠕变性, 及其在中子辐照条件下的低放射性, 成为高温、辐射等苛刻条件下结构部件的优先候选材料。本文首先对国内外SiC纤维的发展, 尤其是对第三代SiC纤维的不同制备思路和特征进行了介绍。然后, 对SiC_f/SiC制备工艺和性能的进展进行了综述, 突出了制备工艺创新与SiC纤维发展的关系。最后, 对近几年SiC_f/SiC在高性能航空发动机、聚变反应堆领域的应用进展进行了总结, 并对国内连续SiC纤维和SiC_f/SiC复合材料的发展进行了展望。     

Robust Free‐Standing Nano‐Thin SiC Membranes Enable Direct Photolithography for MEMS Sensing Applications

This work presents fabrication of micro structures on sub–100 nm SiC membranes with a large aspect ratio up to 1:3200. Unlike conventional processes, this approach starts with Si wet etching to form suspended SiC membranes, followed by micro‐machined processes to pattern free‐standing microstructures such as cantilevers and micro bridges. This technique eliminates the sticking or the under‐etching effects on free‐standing structures, enhancing mechanical performance which is favorable for MEMS applications. In addition, post‐Si‐etching photography also enables the formation of metal electrodes on free standing SiC membranes to develop electrically‐measurable devices. To proof this concept, the authors demonstrate a SiC pressure sensor by applying lithography and plasma etching on released ultrathin SiC films. The sensors exhibit excellent linear response to the applied pressure, as well as good repeatability. The proposed method opens a pathway for the development of self‐sensing free‐standing SiC sensors.     

Specimen size effects on fracture behaviour of SiC/SiC tubes during circumferential tensile test

SiC fiber-reinforced SiC matrix (SiC/SiC) composites are expected as a high-temperature structural material for the application of aerospace and nuclear energy system due to their high-temperature stability, reduced-activation property, and excellent irradiation resistance. It was investigated the size effects of test specimen on the fracture behaviour and apparent strength of SiC/SiC tubes in order to minimize the size of test specimen, as well as to develop circumferential tensile test method for SiC/SiC fuel cladding of nuclear reactor. The tube specimens with a narrow width (less than 5 mm) represented the stable value of apparent strength. In case of wide width (>5 mm), the apparent strength of test specimen decreased with the increase in specimen width. It was observed that the fracture of the test specimen with wide width was initiated from the sides of test specimen due to the local contact between loading pin and the test specimen. It is required to use the material with high modulus as a loading pin material in order to avoid the stress concentration caused by local contact.     

Design of laser micromachined single crystal 6H–SiC diaphragms for high-temperature micro-electro-mechanical-system pressure sensors

A 248-nm, 23-ns pulsed excimer laser was used to micromachine 50 μm thick diaphragms in 6H–SiC wafers. The diaphragms were then subjected to high-pressure (0.7–7 MPa) and high temperature (500 K) tests to obtain the pressure-deflection curves. A finite element model was used to predict the stresses and displacements as a function of temperature and pressure. Model data is in good agreement with experiments. The stresses, strains and displacements were determined in order to facilitate the design of high-temperature micro-electro-mechanical-system pressure sensors.     

SiC单晶的生长及其器件研制进展

ＳｉＣ具有禁带宽度大，热导率高，电子的饱和漂移速度大，临界击穿电场高和介电常数低等特点，在高频大功率，耐高温，抗辐照的半导体器件及紫外探测器和短波发光二极管方面具有广泛的应用前景，本文综述了半导体ＳｉＣ体单晶和薄膜的生长及其器件研制的概况。     

高性能连续碳纤维增强碳化硅复合材料的制备及其高温力学性能的研究

连续碳纤维增强碳化硅(Cf/SiC)复合材料以其耐高温、高强度、低密度等特性已成为新一代航空发动机高温部件的首选材料。采用聚合物浸渍裂解法(PIP)成功制备出适用于航空发动机高温部件的Cf/SiC复合材料,其密度为1.83g/cm3。在发动机典型工作温度1200℃条件下,通过本工艺制备Cf/SiC材料的弯曲强度高达712MPa,略高于材料的室温弯曲强度(641MPa)。这一现象可能由碳纤维在冷却过程中产生的残余应力引起。此外,在温度为1200℃、加载压力120MPa的条件下,材料的稳态高温蠕变速率为2.08×10-3%/h,基体开裂和界面滑动可能是材料宏观变形的主要原因。     

Crack-resistant Fiber-bonded Ceramic

Low fracture resistance is one of the most serious limitations of ceramic materials. The new SiC fiber-bonded ceramic presented here was developed to address this problem. The thermally conductive material is a candidate for such demanding applications as gas turbine engine hot section components, where its high-temperature capability, high thermal conductivity, and low density make it very attractive for replacement of heavy metal super alloy components. Synthesized by hot-pressing the material with the commercial name Sintered Tyrannohex consists of hexagonal columnar SiC fibers with a thin interfacial carbon layer between them.     

1500℃高温氧化环境下C/SiC复合材料结构的热/力联合试验

针对高超声速飞行器新型超高温结构力/热/氧化关键性能参量试验测试的迫切需求,自行设计并建立了可实现在高达1 500℃极端高温氧化环境下进行结构断裂性能测试的辐射式热/力联合试验系统,并对耐高温C/SiC复合材料结构在1 500℃等高温氧化环境下的断裂强度以及出现断裂时的时间点等关键性能参数进行了试验测试,当试验温度从1 000℃上升至1 500℃,C/SiC复合材料试验件的断裂强度下降了47.5%,断裂时间缩短50.1%。本极端高温载荷试验系统为高超声速飞行器结构热强度研究提供了重要的氧化环境下的热/力联合试验测试手段。研究结果表明:通过高温预加载可以明显提高C/SiC复合材料结构的断裂强度,增幅为38%,承载时间提高61.1%。试验结果为高超声速飞行器复合材料部件在极端热环境下的安全可靠性设计以及强度性能的改进提供了重要依据。     

Influence of SiC reinforcement on precipitation and hardening of a metal matrix composite

The influence of fibre reinforcement (10 vol % SiC fibres) on the precipitation and hardening behaviour of a metal matrix composite was studied using microhardness tests and transmission electron microscopy observations. It was shown that the hardening kinetics is enhanced by the SiC reinforcement due to the fact that precipitation preferentially develops on dislocation lines. Moreover, the high-temperature deformation strongly increases the precipitation rate as the material is reinforced.