耐磨涂层用 SiC / PI 复合薄膜的碳化研究

目的拓宽碳化硅增强聚酰亚胺(SiC/PI)复合薄膜在耐磨涂层领域的应用。方法利用流延成膜法制备SiC/PI复合薄膜,在氮气氛围中对复合薄膜进行600~1000℃的碳化处理,并对碳化后的薄膜进行SEM,XRD及FTIR等测试,分析碳化过程中组织结构的变化。结果由于SiC纳米颗粒起到物理交联点的作用,复合薄膜的热稳定性和残碳率得到提高,同时也具有了断裂塑性特征。随着碳化温度升高,复合薄膜六角碳层结构逐步完善。PI在碳化中,芳核自由基聚合成环数更多的分子,且SiC与PI的界面处产生Si—O键。结论碳化过程中,SiC纳米粒子与PI作用形成微弱的化学键合,改善了碳膜的界面结合情况,使得其耐热性得到提高。     

低介电聚酰亚胺/氟化石墨烯复合薄膜的制备及表征

目的为了解决超大规模电路高度集成所引起的RC延迟、信号串扰、能耗及噪声等一系列问题,制备具有低介电常数的聚酰亚胺/氟化石墨烯复合薄膜。方法分别采用液相剥离法和两步法制备了氟化石墨烯溶液和聚酰胺酸前驱体溶液,通过溶液共混法制备聚酰亚胺/氟化石墨烯复合薄膜,并通过透射电镜、红外光谱仪、X射线衍射仪以及精密阻抗分析仪,对氟化石墨烯、聚酰亚胺及聚酰亚胺/氟化石墨烯复合薄膜的微观结构和介电性能进行表征研究。结果氟化石墨烯和聚酰亚胺成功复合得到了聚酰亚胺/氟化石墨烯复合薄膜,且复合薄膜的介电常数由3.63降到了2.52。结论成功制备了低介电常数的聚酰亚胺/氟化石墨烯复合薄膜。     

CNTs/SiC/Cu复合材料制备及性能

以碳纳米管(CNTs)、碳化硅(SiC)粉体、锌(Zn)粉和CuSO_4·5H_2O为主要原料,用化学镀的方法制备CNTs /Cu复合粉体,再采用非均相沉淀法制备CNTs/SiC/Cu复合粉体.在750 ℃、100 MPa的制度下进行真空热压烧结后制得CNTs/SiC/Cu复合材料,其中Cu的含量(体积分数,下同)为70%,CNTs的含量(体积分数, 下同)分别为0,3%,5%,8%,12%.利用XRD、SEM分析样品的物相组成和显微结构;利用阿基米德排水法、显微硬度计、三点弯曲法测试了复合材料的密度、显微硬度和抗弯强度.结果表明,随着碳纳米管含量的增加,CNTs/SiC/Cu复合材料的密度、显微硬度和抗弯强度等性能发生相应变化,其中,抗弯强度呈现逐渐升高趋势.与未添加碳纳米管的30SiC/70Cu复合材料相比,添加12%CNTs的12CNTs/18SiC/70Cu 样品,抗弯强度提高了21.45 MPa.     

高能球磨法制备SiC/Al复合材料

采用高能球磨法制备了SiC颗粒增强Al基复合材料,研究了SiC含量对该复合材料力学性能的影响。结果表明,SiC/Al复合材料的硬度、屈服强度以及抗拉强度随SiC含量的增加而增大,而伸长率随之减小;SiC/Al复合材料呈延性断裂和脆性断裂混合断裂;随着SiC含量的增加,材料延性断裂特征减少。     

电子束蒸发与磁控溅射制备Al/PI复合薄膜的性能研究

利用磁控溅射法和电子束蒸发法在聚酰亚胺（PI）薄膜基底上沉积了铝功能膜。测试了两种方法薄膜的膜厚、附着力、反射率、折射率和电导率。结果表明,磁控溅射法制备的铝膜的综合性能较电子束蒸制备的铝膜的性能优越。     

奥氏体不锈钢上功能梯度SiC薄膜的制备和性能

用磁控溅射法在奥氏体不锈钢基片上制备了SiC单层膜和Ti/TiN双层膜以及Ti/TiN/SiC功能梯度薄膜。采用XRD和显微硬度计对薄膜的结晶质量和硬度进行表征;用AFM和SEM对薄膜的表面和截面形貌进行了表征。结果表明:Ti/TiN双层膜在氩氮流量比为15∶15时,薄膜的结晶质量最好,硬度最高,达到15.6 GPa,最适合作为钢基SiC薄膜的缓冲层。另外,功能梯度SiC薄膜比SiC单层膜的结晶质量好;不同退火温度下功能梯度SiC薄膜的硬度高于SiC单层膜,同时功能梯度SiC薄膜的表面结晶质量也优于SiC单层膜。     

激光涂覆制备原位自生MoSi2/SiC陶瓷复合涂层的研究

为了在碳钢表面获得耐磨、耐蚀、抗热疲劳等综合性能优良的陶瓷基复合涂层 ,利用 3kW连续波快速轴流CO2 激光器进行了一系列的激光表面涂覆试验 ,光斑直径3～5mm ,扫描速度 3～ 10mm/s。试验结果表明 ,利用激光表面涂覆技术和粉末预置法 ,可以在碳钢表面直接原位合成SiC颗粒增韧的MoSi2 陶瓷基复合涂层 ,涂层与基体呈良好的冶金结合 ,涂层宏观质量完好 ,无裂纹和气孔等缺陷。球状SiC颗粒尺寸为 1～ 5 μm ,均匀分布于MoSi2 基体内。涂层显微硬度达 10 0 0HV0 2 ,是基材显微硬度的 4 5倍     

气相沉积法制备聚酰亚胺薄膜的初步研究

采用一种新型的成膜技术——气相沉积聚合(VDP)法,利用热蒸发VDP沉积装置,以均苯四甲酸二酐和4,4’-二氨基二苯醚为单体原料,通过控制加热温度、沉积速率和沉积时间,在玻璃衬底上沉积并合成聚酰胺酸(PAA)薄膜,再进行热亚胺化,就得到了成膜性能较好的PI薄膜。采用FTIR,TG,UV,AFM和接触角测试等分析手段对样品的性能进行了分析和探讨。结果表明:VDP法制备的PI薄膜具有高热稳定性、易透光性、低表面粗糙度和低表面能等优点,说明用该方法制备性能优异的PI薄膜是可行的。     

Cf/SiC复合材料与Ti合金的Ag-Cu-Ti-TiC复合钎焊

以Ag-Cu-Ti-TiC复合钎料为中间层,在适当的工艺参数下真空钎焊Cf/SiC复合材料与Ti合金.利用SEM、EDS和XRD分析接头的微观组织结构,利用剪切实验检测接头的力学性能.结果表明:钎焊时,借助液态钎料,复合钎料中的Ti与Cf/SiC复合材料反应,在Cf/SiC复合材料与连接层界面形成Ti-Si-C、Ti-Si和少量TiC化合物的混合反应层;复合钎料中的Cu与Ti合金中的Ti发生互扩散,在连接层与Ti合金界面形成不同成分的Cu-Ti化合物过渡层;钎焊后,形成TiC颗粒强化的致密复合连接层,TiC的加入降低了接头的残余热应力,Cf/SiC/Ag-Cu-Ti-TiC/TC4接头的剪切强度明显高于Cf/SiC/Ag-Cu-Ti/TC4接头的.     

Ni-W/SiC纳米复合镀层的制备与其耐蚀性

通过电沉积方法制备了Ni-W/SiC纳米复合镀层,利用扫描电子显微镜(SEM)、能谱分析(EDS)和X射线衍射分析(XRD)研究了SiC含量对该复合镀层结构和性能的影响,采用电化学方法研究了Ni-W/SiC纳米复合镀层在质量分数为3.5%NaCl溶液中的耐蚀性。结果表明:SiC纳米颗粒能促进镀层晶粒的形核及生长,显著改变镀层的晶体结构,提高镀层的硬度、耐磨性及耐蚀性;SiC含量过低对镀层耐磨性提高有限,含量过高又容易导致SiC纳米颗粒团聚,影响其分散性,因此当SiC的质量浓度为6~9g/L时所制备的Ni-W/SiC纳米复合镀层具有最佳的性能。     

铸造SiC／钢基复合材料中粒子分布特点

实验观察发现，铸造ＳｉＣ／钢基复合材料中ＳｉＣ粒子大多数均分布在珠光体晶内，而分布在铁素体晶内的较少，分布在晶界上的粒子更少，由此推断出在钢液凝固时绝大多数ＳｉＣ粒子被奥氏体裹在了晶内，本文对此情况还从理论上进行了探讨。     

4Cr13钢基表面SiC/Ta复合涂层的制备及摩擦磨损性能

针对马氏体不锈钢的表面耐磨性不能满足应用需求,且在钢基表面直接制备Si C涂层会产生与基体结合不良的问题,采用双辉等离子表面冶金技术在4Cr13马氏体不锈钢表面制备SiC/Ta复合涂层,对涂层的组织结构、表面硬度、结合强度和摩擦磨损性能进行研究。结果表明,所制备的SiC/Ta复合涂层厚5~6μm,由SiC、Ta、Ta_2C和TaC相构成。SiC/Ta/基体各层间以扩散连接,与基体结合良好。经双辉等离子表面冶金技术处理后,表面显微硬度由基材的279 HV_(0.2)提高到1 738 HV_(0.2)。4Cr13不锈钢的摩擦学性能也得到明显改善,摩擦因数比基材的平均摩擦因数降低了0.32,磨损率是基材磨损率的4%。     

Ni/ZrO_2复合材料力学及介电性能研究

采用热压烧结方法,以氧化钇部分稳定氧化锆(Y-PSZ)粉体及不同粒径的金属Ni为原料,制备了Ni/ZrO2复合材料,研究了其力学和介电性能,探讨了烧结过程中Ni形貌的变化对复合材料介电性能的影响.结果表明,随不同粒径Ni粉的掺入,复合材料的抗弯强度减小,且较大粒径的Ni使材料抗弯强度减小更快.随Ni含量增加,复合材料断裂韧性增强.复合材料的介电常数和损耗与Ni粉含量和粒径有关.Ni含量相同时,较大粒径Ni粉的掺入使复合材料具有较高的介电常数和损耗,这是由于在烧结过程中Ni粉形貌发生变化引起的.     

铝合金表面化学镀 Ni-Co-P / SiC 复合镀层的组织与性能研究

通过化学镀的方法,在铝合金表面成功地制备了Ni-Co-P/SiC复合镀层。对复合镀层的表面形貌、化学成分、晶态结构、硬度进行了表征分析,通过电化学测试对其耐腐蚀性进行了研究。结果表明:SiC纳米微粒起到了提高Ni-Co-P合金镀层硬度的作用,向镀液中加入12 g/L SiC纳米微粒时,复合镀层的硬度达到最大值524HV;Ni-Co-P/SiC复合镀层能增强铝合金材料的耐蚀性能,镀液中SiC微粒的质量浓度为9 g/L时,复合镀层的耐腐蚀性相对最好。     

Cu-Ti+Mo连接2D C/SiC复合材料与GH783的接头微结构与性能

采用Cu-Ti+Mo复合焊料,在真空条件下对2D C/SiC复合材料和GH783镍基合金进行连接,分析接头的显微组织结构,研究Mo含量对接头组织及性能的影响.结果表明:接头由界面反应层、应力缓解层、软金属层和扩散层4个区域组成,接头致密,无孔洞、裂纹等缺陷.随着Mo含量的增加,接头的连接强度不断增加:当Mo含量为15％(体积分数)时,接头连接强度达到最大( 141 MPa);当Mo含量大于15％时,接头的连接强度开始下降.Mo的加入,缓解了接头的残余应力、抑制了Ti对C/SiC的过度侵蚀,从而有效提高接头的连接强度.     

聚苯胺/纳米碳化硅/环氧复合涂层的制备及其防腐蚀性能

在纳米SiC存在的情况下,以苯胺单体为原料,过硫酸铵为氧化剂,采用化学氧化聚合法制备了聚苯胺/纳米SiC复合物。采用SEM、XRD、UV-vis等方法对产物进行形貌观察和结构表征。将涂层中分别含有聚苯胺和聚苯胺/纳米SiC复合物填料成的碳钢片浸泡于3.5%NaCl溶液中,通过开路电位、极化曲线和电化学阻抗谱来评价涂层的防腐蚀性能。结果表明,涂层中含有聚苯胺/纳米SiC复合物填料成分的碳钢片抗腐蚀能力强于含聚苯胺的碳钢片,腐蚀电位最高,腐蚀电流密度最小;而裸钢片腐蚀电位最小,腐蚀电流密度最大。     

预沉积ZnO薄膜对ZnO−MoS2/ZnO复合涂层结构与性能影响

目的 通过优化原子层沉积工艺获取不同厚度ZnO薄膜,研究ZnO薄膜晶体取向对ZnO?MoS2涂层生长结构的影响,获得具有优异摩擦学性能的ZnO?MoS2/ZnO复合涂层。方法 采用原子层沉积法在不锈钢基体上预沉积不同厚度的ZnO薄膜,再用射频磁控溅射技术继续沉积ZnO?MoS2涂层,制备ZnO?MoS2/ZnO固体润滑复合涂层。结果 X射线衍射分析发现,预沉积ZnO薄膜有诱导后续ZnO?MoS2涂层沉积生长的作用,预沉积100 nm厚ZnO薄膜的ZnO?MoS2/ZnO复合涂层显示出宽化的MoS2 (002)馒头峰,其截面形貌显示为致密的体型结构,获得的摩擦因数最低(0.08),纳米硬度最高(2.33 GPa),硬度/模量比显示该复合涂层的耐磨损性能得到提升;X射线光电子能谱分析结果表明,复合涂层表面游离S与空气中水发生反应程度大约为原子数分数5%,显示复合涂层耐湿性能较好;基于原子层沉积ZnO薄膜生长及其对后续ZnO?MoS2涂层生长的影响分析,提出了ZnO?MoS2/ZnO复合涂层磨损模型,阐明了ZnO薄膜对复合涂层结构及摩擦学性能的影响,并以该模型解释了200 nm厚 ZnO薄膜上沉积ZnO?MoS2涂层出现的摩擦因数由高到低的变化趋势及最终磨损失效现象。结论 合适的原子层沉积制备的ZnO薄膜有利于MoS2 (002)取向生长,可有效提升ZnO?MoS2/ZnO复合涂层的摩擦学性能;控制ZnO薄膜厚度,可实现ZnO薄膜与基底及ZnO?MoS2层间界面之间的优化结合,以制得具有较好摩擦学性能及使用寿命的ZnO?MoS2/ZnO复合涂层。     

电子封装SiCp/Al复合材料的制备与性能

研究了无压渗透法制备电子封装SiCp/Al复合材料过程中,烧结工艺对SiC预制件开孔率、抗压强度的影响,以及渗透工艺对Al液渗透形成复合材料的影响,并对所制备的复合材料热物理性能和表面涂覆进行了评价。结果表明,经1100℃分段烧结的SiC预制件开孔率、抗压强度较好;Al液浇铸温度、保温温度分别在750～850℃、800～900℃的范围时,SiC预制件的渗透效果较好;所制备的55%SiCp/Al复合材料相对密度为98.3%,热膨胀系数在（7.23～9.97）×10-6K^-1之间变化,热导率为146.5～172.3W/（m.K）,复合材料表面涂覆性能可行性好。