镁含量对无压浸渗SiC/Al复合材料性能的影响

以SiC粉及铝合金(3%Mg(质量分数)、5%Mg、7%Mg、10%Mg)为主要原料,采用无压浸渗工艺制备得到了SiC/Al复合材料。表征了SiC/Al复合材料的物相组成、显微结构、力学性能及热导率,研究了合金中Mg含量对SiC/Al复合材料结构组成、力学及热学性能的影响。结果表明:制备得到的SiC/Al复合材料主晶相均为SiC与Al。适量Mg的引入有助于改善铝合金与SiC颗粒间的浸渗性能,能有效促进SiC/Al复合材料的界面反应。其中引入5%Mg样品的显微结构较为致密,综合性能较优,其气孔率为0.13%,体积密度为2.94 g/cm³,抗弯强度为(366.36±14.37) MPa,断裂韧性为(9.2±0.27) MPa·m^1/2,热导率为178.81 W/(m·K)。     

直接浸渗法制备MoSi2/SiC复合材料

本文通过直接浸渗法制备了致密的MoSi2/SiC复合材料,在室温下该材料的强度为248±25MPa,1600℃下的强度为205±20MPa,室温下显微硬度为12.6GPa,断裂韧性为3.6MPa·m1/2.同时分析了复合材料的相组成;观察了材料的显微结构;讨论了热处理工艺和成型工艺对烧结体性能的影响.     

直接浸渗法制备MOSi2/SiC复合材料初探

通过直接浸渗法制备了致密的MoSi2/SiC复合材料,在室温下该材料的强度为(248±25)MPa,1600℃下该材料的强度为(205±20)MPa,室温下显微硬度为12.6 GPa,断裂韧性为3.6 MPa·m1/2.同时分析了Si分压对材料表面形貌的影响.     

高体积分数SiC/Al电子封装材料的制备及性能研究

用无压浸渗法制备了体积分数高达70％的碳化硅颗粒增强铝基复合材料,用SEM,XRD对试样进行了形貌和成分分析.测定了复合材料的热膨胀系数及热导率,并和理论模型进行了比较.结果表明:高体积分数SiC/Al复合材料的热膨胀系数为5.68×10-6/K,热导率为155 W/m·K,满足电子封装材料的要求.     

反应浸渗法制备SiC/FeSix复合材料

研究了在SiC+C坯体中加入Fe粉,用熔融Si进行反应浸渗,以制备不合游离Si的SiC/FeSix复合材料.结果表明:用本实验方法通过调整坯体中Fe含量可以制得不合游离Si的SiC/FeSix复合材料,该材料在室温下的抗弯强度为(220±10)MPa.文中推导了Fe含量与第2相组成的理论模型,同时讨论了热处理工艺对烧结的影响.     

C/SiC-MoSi2复合材料微结构和力学行为研究

以三维针刺碳毡作为预制体,先采用树脂单向加压浸渍-热解工艺制备出C/C多孔体,然后采用反应熔体浸渗法将Si-Mo合金浸渗到C/C多孔体中制备C/SiC-MoSi2复合材料.对C/SiC-MoSi2复合材料的物相组成、显微结构以及力学性能进行了研究.结果表明,该复合材料由C、SiC、MoSi2和Si组成;生成的SiC和M...     

导热PE-LD复合材料的制备与性能研究

采用低密度聚乙烯(PE-LD)为基体材料,石墨、Al N为导热填充材料,通过双辊混炼、模压制备了导热复合材料,并对该复合材料的导热性能、力学性能、热行为进行了分析。结果表明,随着石墨或Al N含量的增加,PE-LD/石墨复合材料和PE-LD/Al N复合材料的热导率逐渐增大;PE-LD/石墨复合材料的热导率高于PE-LD/Al N复合材料的热导率。当石墨与Al N的总质量分数为50%、石墨与Al N的质量比为4∶1时,PE-LD/石墨/Al N复合材料的拉伸强度、弯曲强度均达到最大值,分别为12.8,17.15 MPa;此时PE-LD/石墨/Al N复合材料的热导率达到最大值,为0.618 W/(m·K),略低于添加质量分数50%的石墨时的PE-LD/石墨复合材料的热导率[0.634 W/(m·K)];当石墨与Al N质量比为1∶4时,PE-LD/石墨/Al N复合材料的热导率为0.488 W/(m·K),高于只添加质量分数50%Al N的PE-LD/Al N复合材料的热导率[0.410 W/(m·K)]。当石墨和Al N总质量分数为50%时,随着Al N含量的增加,PE-LD的结晶度增大。     

高能球磨和热压烧结制备SiC/Ti_3SiC_2复相陶瓷及其性能

以Ti,Si和C粉为主要原料,利用高能球磨及热压烧结制备了SiC/Ti3SiC2复相陶瓷。研究了工艺条件尤其是烧结温度和压力对合成产物相组成、微观结构及性能的影响,并结合X射线衍射、扫描电镜等检测结果探讨了Ti-Si-C体系反应合成机理。结果表明:通过高能球磨18h,在25MP和1300oC热压,可得到均匀、致密的SiC/Ti3SiC2复相陶瓷材料。Si含量对SiC/Ti3SiC2材料的相组成及性能有较大影响。起始原料中的Ti,Si,C和Al的质量比为3:1.2:2:0.2时,材料性能提高明显,其弯曲强度、断裂韧性、密度和相对密度分别为526.65MPa,8.67MPa·m1/2,4.058g/cm3,89.78%。显微结构的观察表明,SiC/Ti3SiC2复合材料的断裂具有沿晶和穿晶混合断裂特征。SiC颗粒增韧抑制了微裂纹在Ti3SiC基体中的扩展。     

SiC/莫来石复相多孔陶瓷气孔率和强度的影响因素

以煅烧高岭土、Al(OH)3粉末、SiC粉末为主要原料,以石墨为造孔剂制备了SiC/莫来石复相多孔陶瓷,研究了造孔剂含量、碳化硅颗粒粒径以及烧结温度对SiC/莫来石复相多孔陶瓷抗弯强度和气孔率的影响,并分别用XRD和SEM分析晶相组成和断面显微结构.结果表明:当SiC粒径为60 μm,造孔剂含量为15％时,在1400℃下保温3h制备的样品综合性能最佳,其孔隙率为30.3％,抗折强度达到58.0 MPa.     

纳米SiC增强铝基复合材料中增强颗粒含量对材料结构和性能的影响

以A356铝合金为基体材料,碳化硅(SiC)颗粒为增强体,通过超声分散液相熔融吹塑工艺制备不同SiC质量分数的Al/SiC复合材料,分析SiC的加入量对Al/SiC复合材料的物相组成、微观结构及力学性能的影响。结果表明:纳米SiC的加入抑制FeSiAl4.5相生成,加入质量分数1%SiC抑制效果十分显著。Al/1%SiC复合材料中α-Al晶粒尺寸明显减小且共晶硅组织更细化,此时纳米SiC在Al基体中分布均匀。SiC加入量增至2%、3%时,SiC增强体减小,基体α-Al晶粒尺寸与细化共晶硅组织的作用减弱。TEM分析可观察A356中FeSiAl4.5相组织形貌以及Al/SiC复合材料中均匀分布的纳米SiC颗粒。同步辐射X射线吸收谱说明A356基体中Fe元素是以FeSiAl4.5相的形式存在。Al/1%SiC复合材料的力学性能最佳,抗拉强度达到236 MPa、断裂伸长率增至10%,而Al/2%SiC与Al/3%SiC复合材料的力学性能提升有限。     

C/C复合材料SiC-Mo(Si,Al)_2涂层结构和抗氧化性能研究

采用高温原位反应法在C/C复合材料表面制备了SiC-Mo(Si, Al)_2防氧化复合涂层,用XRD、SEM测试表征了其物相组成和显微结构,对制备粉料中铝硅含量对涂层微观结构和抗氧化能力的影响进行了研究,分析了涂层失效原因。研究结果表明:添加Al粉使涂层制备过程粉料浸渗能力增强;Al、Si原子比为1∶10时所得到的复合涂层主要有Mo(Si, Al)_2、MoSi_2、SiC和游离Si等物相,具有较大的厚度和致密的结构,体现出良好的抗氧化性能。随着氧化的进行,SiO_2玻璃层出现的孔洞加速了涂层材料损耗,导致涂层中出现贯穿性裂纹,是涂层失效的主要原因。     

无压浸渗TiCx/Cu双连续复合材料的高温力学及抗烧蚀性能研究

以纳米乙炔炭黑和Ti粉为初始原料,利用原位反应烧结法制备了不同气孔率、非化学计量比的多孔TiC_x (x=0.7)预制体,然后通过无压浸渗制备了双连续相TiC_x/Cu复合材料。系统分析了TiC_x气孔率、陶瓷晶粒尺寸与形貌对TiC_x/Cu双连续复合材料物相和微观结构的影响,并测试分析了TiC_x/Cu复合材料的常温、高温力学性能以及耐烧蚀性能。研究发现,通过调控预压压力以及烧结温度可以对TiC_x预制体气孔率和晶粒尺寸进行调控。TiC_x/Cu双连续相复合材料的弯曲强度和断裂韧性随预制体气孔率增加而提高,1600℃/3 MPa制备的预制体对应的复合材料,室温弯曲强度达到1052 MPa±59 MPa,断裂韧性达到11.9 MPa·m^1/2±2.7MPa·m1/2,600℃时弯曲强度仍可达到387 MPa±11 MPa。用氧-乙炔火焰对1700℃/3 MPa制备的预制体对应的复合材料进行烧蚀,测得线烧蚀率为0.0485 mm...     

多孔SiC陶瓷/石蜡复合相变材料定型封装及热性能研究

以微米级SiC粉为原料,采用冷冻干燥工艺制备具有连贯层状孔结构的SiC陶瓷。以多孔SiC陶瓷为基体,石蜡为相变芯材,通过真空浸渍法制备多孔SiC陶瓷/石蜡复合相变材料,研究了石蜡在层状多孔SiC陶瓷内的浸渗行为及复合材料的储热性能。结果表明,层片状多孔SiC陶瓷的显微形貌对石蜡的浸渗过程及储热性能有明显影响。当石蜡负载量为21.7%(质量分数)时,复合相变材料熔融温度为59.6 ℃,凝固温度为53.9 ℃,相变潜热为28.4 J/g,室温下的热导率为2.4 W·(m·K)^-1。复合相变材料吸热峰和放热峰强度随着石蜡负载量减少而降低,当温度为200 ℃时,多孔SiC陶瓷/石蜡复合相变材料失重为5%(质量分数),表明材料具有良好的热稳定性。复合相变材料在100 ℃热处理30 min后陶瓷基体未发生形变,经100次热循环后具有稳定的相变潜热和良好的定型能力。     

界面SiO2层对SiC/Al电子封装材料热膨胀系数的影响

用无压浸渗的方法制备了高体积分数的SiC/Al复合材料.通过改变SiC预制样品的烧结工艺来改变SiC和Al的界面状况,分析了SiC表面SiO2层的变化对SiC/Al复合材料的热膨胀系数的影响.用无压浸渗的方法可得到常温下热膨胀系数为(5.68～7.12)×10-6/K的SiC/Al复合材料.颗粒大小一定时,复合材料的热膨胀系数随着SiO2界面层的厚度增加而减小.当界面SiO2层厚度从45 nm增加到2100 nm时,常温下热膨胀系数从7.12×10-6/K减小到5.68×10-6/K.     

竹炭/SiC复合材料结构及其吸波性能

以Si粉、竹炭为原料,采用包埋法制备具有类蜂窝结构的竹炭(bamboo carbon,BC)/SiC复合材料。结果表明:BC/SiC复合材料主要由β–SiC相、少量α–SiC相和非晶碳组成。BC/SiC复合材料呈蜂巢状多孔结构,孔内壁分布着直径大小不同、相互熔结连接的SiC三维聚集体结构层,其断裂韧性为18.8 MPa·m1/2,弯曲强度为34.5 MPa。BC/SiC复合材料形成的两相界面,提高了BC/SiC复合材料的吸波性能:介电常数实部最大值为9.14,虚部最大值为2.06;样品厚度为2.5 mm时,在10.7 GHz处,最低反射系数为–10.16 dB;反射系数–8 dB的有效吸收带宽达2.1 GHz。     

竹炭/SiC复合材料结构及其吸波性能

以Si粉、竹炭为原料,采用包埋法制备具有类蜂窝结构的竹炭(bamboo carbon,BC)/SiC复合材料。结果表明:BC/SiC复合材料主要由β–SiC相、少量α–SiC相和非晶碳组成。BC/SiC复合材料呈蜂巢状多孔结构,孔内壁分布着直径大小不同、相互熔结连接的SiC三维聚集体结构层,其断裂韧性为18.8 MPa·m1/2,弯曲强度为34.5 MPa。BC/SiC复合材料形成的两相界面,提高了BC/SiC复合材料的吸波性能:介电常数实部最大值为9.14,虚部最大值为2.06;样品厚度为2.5 mm时,在10.7 GHz处,最低反射系数为–10.16 dB;反射系数–8 dB的有效吸收带宽达2.1 GHz。     

竹炭/SiC复合材料结构及其吸波性能

以Si粉、竹炭为原料,采用包埋法制备具有类蜂窝结构的竹炭(bamboo carbon,BC)/SiC复合材料。结果表明:BC/SiC复合材料主要由β–SiC相、少量α–SiC相和非晶碳组成。BC/SiC复合材料呈蜂巢状多孔结构,孔内壁分布着直径大小不同、相互熔结连接的SiC三维聚集体结构层,其断裂韧性为18.8 MPa·m1/2,弯曲强度为34.5 MPa。BC/SiC复合材料形成的两相界面,提高了BC/SiC复合材料的吸波性能:介电常数实部最大值为9.14,虚部最大值为2.06;样品厚度为2.5 mm时,在10.7 GHz处,最低反射系数为–10.16 dB;反射系数–8 dB的有效吸收带宽达2.1 GHz。     

EP/AlN/MWCNTs导热复合材料性能研究

采用硅烷偶联剂KH–550对氮化铝(Al N)颗粒进行表面处理,对多壁碳纳米管(MWCNTs)进行氧化处理。通过溶剂和超声分散法,分别制备了环氧树脂(EP)/Al N,EP/MWCNTs及EP/Al N/MWCNTs复合材料,用万能试验机测试了复合材料的冲击强度与弯曲强度,用热导率测定仪测试了其热导率,用扫描电子显微镜和透射电子显微镜测试了其微观结构。结果表明,Al N,MWCNTs在EP基体中分散均匀;单独或同时加入填料Al N和MWCNTs均能够提高EP复合材料的力学性能和导热性能。随着Al N,MWCNTs含量的增加,EP/Al N,EP/MWCNTs及EP/Al N/MWCNTs复合材料的冲击强度和弯曲强度均呈现先增大后减小的趋势,而热导率呈现逐渐增大的趋势;EP/Al N/MWCNTs复合材料的热导率明显高于相同份数Al N的EP/Al N复合材料的热导率。当MWCNTs含量为1.5份、Al N含量为40份时,EP/Al N/MWCNTs复合材料的综合性能最优异,冲击强度为22.118 k J/m2,弯曲强度为124.40 MPa,热导率达到0.434 W/(m·K)。     

导热型聚酰胺化工复合材料的介电性能研究

在聚酰胺(PA6)基体中填充导热性碳化硅(SiC)颗粒,通过热压法制备出系列SiC/PA化工复合材料;对复合材料的导热和介电性能分别进行研究,结果表明,SiC填料能够提高聚酰胺基体的介电和导热性能:在体积比为25%时,SiC/PA复合材料介电常数达到最高值8.7,是聚合物基体的2.0倍,其热导率也由0.25W/(m·K)提高至0.74W/(m·K)。为进一步提升复合材料的介电性能,在聚合物基体中,再添入具有高介电性能的钛酸钡(BT)陶瓷,制备出系列BT/SiC/PA三相复合材料,结果表明,当BT的体积分数为20%和50%的时候,复合材料的介电常数达到63,为聚合物基体的14.5倍,热导率也达到0.35 W/(m·K),加入BT后能大幅提高聚酰胺基体的介电性能,获得最优综合性能。综合上述研究可知,通过在PA中添加SiC和BT等填料,能够迅速提高聚合物的介电常数和导热系数,而介电损耗仍保持在较低水平(0.11及以下),可以得到具有介电和导热综合性能最优的聚合物化工复合材料。     

Ti3SiC2/Al2O3复合材料的制备与性能研究

以TiC／TiO2/Si／Al／Ti等为主要原料，采用热压法原位合成Ti2SiC2／Al2O3复合材料，分别探讨了Al掺入量和工艺制度对Ti3SiC2/Al2O3复合材料物相、显微结构以及性能的影响。结果表明：原位合成制备的Ti3SiC2/Al2O3复合材料与传统方法合成制备的纯Ti3SiC2材料相比，材料的硬度和致密度均有很大的提高。