控制含钇碳化硅纤维直径及纤维性能

通过乙酰丙酮钇与聚碳硅烷反应,得到分子量适中(Mw=2816)、GPC曲线呈双峰分布、具有优异可纺性的新型先驱体含钇聚碳硅烷,在控制纺丝温度和压力后,得到表面光滑、无裂纹、直径为5.3 μm的原纤维.讨论了原纤维直径对纤维制备工艺及性能的影响.降低纤维直径,有利于减少纤维缺陷,提高纤维强度和柔顺性.当纤维直径为6.20 μm时,抗张强度为3.52 GPa,且随直径减小,抗张强度呈线性增长趋势,为制备新型含异质元素耐超高温SiC纤维奠定了基础.     

干法纺丝法制备低氧含量SiC纤维

降低SiC纤维中的氧含量是提高其耐温性能的主要途径之一.本文以高分子量聚碳硅烷(PCS)为原料,通过干法纺丝、高温烧成等工艺,制得了氧含量为3.41%(质量分数)的SiC纤维.通过TG-DTA,IR等手段分析了干纺PCS纤维的无机化过程,并通过元素分析、XRD和SEM等手段,对纤维的结构、组成和耐高温性能进行了分析.结果表明干纺PCS纤维烧成时,存在着二甲苯残留溶剂的挥发、自交联反应和无机化等复杂的过程,制备的SiC纤维在1000℃的空气中灼烧1 h后强度保持率约为91%.     

聚碳硅烷高温裂解原位生成SiC涂层研究

以氯铂酸为催化剂,二甲苯为助溶剂,聚碳硅烷(PCS)和二乙烯基苯(DVB)为基体,制备碳化硅先驱体浆体,采用浸渍-干燥-交联-高温裂解的方法原位制备碳化硅致密涂层,碳化硅涂层直接生长在碳化硅基体上,可实现碳化硅涂层与碳化硅基体的无差别结合。利用SEM、EDS对涂层进行表征。结果表明:可以利用碳化硅先驱体高温裂解原位生成SiC类涂层,经过浸渍4次处理后,试样的平均吸水率可由6.90%降低到1.69%。     

含乙烯基液态超支化聚碳硅烷的合成、表征及陶瓷化

采用"有核慢滴加法",以1,1,3,3-四氯-1,3-二硅丁烷(Cl2SiHCH2SiCl2CH3)为核,氯甲基三氯硅烷(Cl3SiCH2Cl)、乙烯基氯化镁(CH2=CHMgCl)为单体,经过格式偶联反应和还原反应制备了含乙烯基的液态聚碳硅烷(VHPCS)。利用FT-IR、NMR、GPC、TGA、XRD与SEM等对VHPCS及其陶瓷产物进行了表征。结果表明,VHPCS具有超支化结构,热解能得到较致密的SiC陶瓷,1000℃陶瓷产率为85.9%(质量分数,下同),1200℃陶瓷产物开始出现β-SiC微晶。     

先驱体转化法制备连续SiC(OAl)纤维

先驱体聚铝碳硅烷经熔融纺丝、空气预氧化处理、1300℃烧成制得连续的含有少量铝和较多氧的SiC(OAl)纤维,即KD-A纤维.通过元素分析、拉伸强度测试及SEM,AFM,HRTEM,XRD等分析对纤维进行了表征.结果表明:连续KD-A纤维是非晶型的含铝SiC纤维,直径为12 μm～14 μm,具有较高的抗拉伸强度(2.6 GPa)和弹性模量(210 GPa),其耐高温和抗氧化性能明显优于Nicalon纤维,达到了Hi-Nicalon纤维的水平.     

以聚碳硅烷为先驱体原位反应制备Si-C-Ti陶瓷

研究了金属钛与聚碳硅烷陶瓷先驱体作为原料原位制备Si-C-Ti陶瓷.分析了二者比例、热解温度等对合成产物组成的影响.利用扫描电镜(SEM)结合能谱分析(EDX)对合成的产物的微观结构和组成进行了表征.首次发现金属钛与聚碳硅烷陶瓷先驱体反应形成Ti_3SiC_2相,利用DSC、XRD对金属钛与聚碳硅烷的反应温度及在不同温度下反应产物的组成进行表征,分析了Ti_3SiC_2相的形成机理.研究发现,可以通过控制先驱体与金属的比例及工艺条件等合成高纯的Ti_3SiC_2.     

一种新的降低SiC纤维电阻率的方法

将聚二甲基硅烷(PDMS)与聚氯乙烯(PVC)共裂解合成碳化硅-碳纤维先驱体,并经熔融纺丝及不熔化处理,最后经过烧成制得SiC-C陶瓷纤维,电阻率小于10°Ω@cm,而通过聚碳硅烷制得的SiC纤维的电阻率为106Ω@om.结果表明:采用适当的工艺,能够从聚二甲基硅烷与聚氯乙烯共裂解出发制备低电阻率并兼具良好力学性能的SiC纤维.     

热解温度对聚碳硅烷转化SiC陶瓷结构及介电性能的影响(英文)

采用真空高温裂解聚碳硅烷法制备β-SiC陶瓷粉末,并对热解产物进行TGA/DSC、XRD和拉曼光谱表征。通过矩形波导法测量β-SiC陶瓷粉末与石蜡复合材料在8.2~18GHz下的复介电常数来研究其介电性能。结果表明:复介电常数的实部与虚部均随着热解温度的升高而增大。高温下产生的石墨碳引起的电子松弛极化及电导损耗是复介电常数的实部与虚部增大的主要原因。     

合成聚铝碳硅烷研究

采用低分子量聚硅碳硅烷(polysilacarbosnane,PSCS)与乙酰丙酮铝(aluminum acetylacetonate,Al(AcAc)3)在常压下反应来制备PACS.通过对不同阶段反应时间的调整,提高了数均分子量,得到了支化度低的Si-Al-C纤维的先驱体.研究表明,铝引入主要发生在第一阶段,延长第一阶段的反应时问有利于提高铝的保留率.Al(AcAc)3的用量对Si-H含量有重要影响,随着其用量的增加,Si-H含量呈线性减小.     

以聚碳硅烷为先驱体制备ZrB2-SiC-C超高温陶瓷

通过在1800℃和20MPa条件下热压烧结ZrB2和聚碳硅烷（PCS）裂解粉制得ZrB2-SiC-C复合材料。样品中从PCS裂解得到的SiC体积分数从0％开始按5％递增到30％。通过XRD、SEM、维氏压痕测试等手段表征了样品的相组成、微观结构和力学性能。研究表明可得到15％和20％SiC含量的致密均匀样品，其具有好的韧性，但由于C的存在，硬度相对较低。     

高固含量碳化硅/炭黑料浆制备工艺研究

研究了碳化硅粉料种类以及颗粒级配和炭黑种类对碳化硅/炭黑料浆流变性能的影响,通过优化工艺参数,当F240同F1200比例为6/4、碳黑为N990时,制备出的碳化硅/炭黑料浆固相体积分数达到70vol%,在50 s~(-1)剪切速率下,料浆的粘度值为1.6 Pa·s.     

电泳沉积制备多孔碳化硅／碳陶瓷生坯

以碳化硅和石油焦粉为原料，70％水-30％乙醇溶液为分散介质，通过电泳沉积工艺制备了碳化硅-石油焦双组分多孔陶瓷生坯。实验结果表明，碳化硅颗粒的沉积速度高于石油焦的沉积速度：通过改变悬浮液中原料组分能够严格控制沉积生坯中的石油焦含量。沉积速度随电流增加而加快。利用水电解时产生的气体在沉积生坯中形成气孔结构，气孔分布与其在电极表面的位置有关。     

Fabrication of dense 2D SiC fiber-SiC matrix composites by slurry infiltration and a stacking process

This paper reports a new process for producing dense 2D SiC fiber-SiC (SiC/SiC) composites through slurry infiltration and stacking. The processing strategy for the fabrication of the 2D SiC/SiC composites involves: (i) infiltration of the SiC fiber fabric using a SiC slurry, (ii) stacking the slurry-infiltrated SiC fiber fabric and SiC tapes alternately at room temperature, (iii) pyrolysis of the stacked composites and (iv) hot-pressing the pyrolyzed composites. It was possible to obtain dense 2D SiC/SiC composites with relative densities of >96% by controlling the hot-pressing time at 1750°C.     

微-纳米SiC/聚丙烯复合材料的制备与力学性能

SiC具有优异的力学与功能性能,作为增强相,在复合材料领域具有广阔的应用前景.采用双螺杆挤出、注塑成型方法制备了微-纳米SiC/聚丙烯(PP)复合材料.分别采用硅烷(KH-550)和钛酸酯(NDZ-201)两种偶联剂对微米(10 ìm)和纳米(50 nm) SiC复合粉体进行表面处理,研究了偶联剂、SiC粉体粒度及添加量对SiC/PP复合材料的弯曲强度、冲击强度、弯曲模量、弹性模量和热变形温度的影响.结果表明,经KH-550/NDZ-201混合偶联剂改性的微-纳米SiC粉体共同增强PP材料的综合力学性能最好,其弯曲强度、冲击强度、弯曲模量、弹性模量和热变形温度比纯PP材料分别提高了40%,8.7%,141%,142%和33%.经钛酸酯改性的SiC/PP复合材料的力学性能优于硅烷和混合偶联剂(KH-550/NDZ-201)改性的SiC/PP复合材料.     

蛇纹石内氧化效应对铁基金属磨损表面自修复层生成的作用

高性能SiC纤维在耐高温、抗氧化领域有着重要的应用前景,而纤维直径是影响纤维力学性能的主要因素之一。随着纤维直径降低,纤维强度显著升高。利用静电纺丝工艺,结合先驱体热解转化法制备SiC,探索了一种简单、易行的制备亚微米/纳米SiC纤维的方法。由聚碳硅烷(PCS)出发,研究了PCS溶液静电纺丝的工艺参数对纺丝性的影响,PCS原纤维经不熔化、N2中1200℃热处理1h,成功的制备了纤维直径在0.5原2μm之间分布均匀的SiC纤维。     

SiC多孔陶瓷的低温制备与表征

以聚碳硅烷为粘接剂，SiC粉末为骨料，经模压成型、惰性气氛保护下于1000℃裂解低温制得SiC多孔陶瓷。考察了聚碳硅烷含量、SiC粉末粒径、模压压力、造孔剂碳含量等参数对多孔陶瓷孔隙率、弯曲强度、孔结构的影响。结果表明，随着聚碳硅烷含量和模压压力的增加，SiC多孔陶瓷的开口孔隙率下降，弯曲强度升高；随着造孔剂碳含量的增加，多孔陶瓷的孔隙率由53．05％升高至58．6％，抗弯曲强度迅速由7．88MPa下降到1．08MPa。随着模压压力的升高，多孔陶瓷的平均孔径下降；随着SiC粉末粒径的增加，平均孔径增大。     

Fabrication of deep micro-holes in reaction-bonded SiC by ultrasonic cavitation assisted micro-EDM

Ultrasonic vibration was applied to dielectric fluid by a probe-type vibrator to assist micro electrical discharge machining of deep micro-holes in ceramic materials. Changes of machined hole depth, hole geometry, surface topography, machining stability and tool material deposition under various machining conditions were investigated. Results show that ultrasonic vibration not only induces stirring effect, but also causes cloud cavitation effect which is helpful for removing debris and preventing tool material deposition on machined surface. The machining characteristics are strongly affected by the vibration amplitude, and the best machining performance is obtained when carbon nanofibers are added into the vibrated dielectric fluid. As test pieces, micro-holes having 10 μm level diameters and high aspect ratios (>20) were successfully fabricated on reaction-bonded silicon carbide in a few minutes. The hybrid EDM process combining ultrasonic cavitation and carbon nanofiber addition is demonstrated to be useful for fabricating microstructures on hard brittle ceramic materials.     

热压TiC／Ti／Si／Al合成Ti3SiC2材料的研究

研究了向原料粉中掺加Al粉对合成高纯致密Ti3SiC2材料的影响。实验表明以2TiC／1Ti／1Si／0．2Al为起始原料组成，采用热压工艺在1200℃～1400℃的温度范围内，可以制备得到密度达到理论密度98％以上的高纯致密Ti3SiC2块体材料。由XRD数据计算得到的晶格参数与文献中的值接近。通过SEM和EPMA分析得知Ti3SiC2晶粒呈板状结晶形貌，且发育良好，晶粒在平面内的尺寸分别为3μm～8μm和4μm～10μm。