硅基陶瓷材料高温氧化理论的回顾

本文综述了硅基陶瓷材料高温氧化理论，在热动力学和整体控速过程两方面具体介绍了在高温条件下Si、SiC、Si3N4等非氧化物硅基陶瓷的氧化性质的研究进展。     

碳、碳化硅及氮化硅等纳米功能材料的制备

以金属为还原剂，有机溶剂或碳酸盐为碳源，我们制得种种碳纳米结构，纳米管、纳米空心球、空心锥体、珊瑚状空心结构纳米笼、纳米带、纳米棒和纳米纤维等．此外，还制备了一些碳和Fe304或Fe的复合材料，并进一步用酸洗掉Fc304或Fe后得到了相应的碳空心结构。我们在低于传统高温反应的温度下，制备了3C-SiC纳米晶、纳米线、纳米带、纳米空心球、一维有序结构多种纳米结构和SiC／C复合材料等，以及六方相SiC（2H-SiC）片状纳米颗粒。我们也在低于传统高温反应的温度下，制得了α和β相的多种形貌的Si3N4晶体，最近已将反应温度降至200℃。在BN的合成方面，制备了六方相BN纳米管和纳米笼，六方和立方混合相的BN纳米晶须，最近我们在催化剂存在的情况下合成了三角形三方相的BN晶体。     

Sc-Si-Si3N4陶瓷高温氧化对其力学性能的影响

为改善Si3N4陶瓷的抗氧化性能以提高该材料使用寿命和可靠性,以Sc2O3和SiO2为添加剂,用真空热压烧结法制得Sc-Si-Si3N4陶瓷,并对该陶瓷在高温下的氧化行为及力学性能的变化进行了研究.采用X射线衍射、扫描电子显微镜和重量分析法研究了不同温度下的恒温热处理对陶瓷的表面相、氧化后形貌及陶瓷重量的影响;用三点弯曲法测量了抗折强度.结果表明,在1200～1400℃保温,陶瓷的氧化符合抛物线规律,其活化能为521kJ/mol,显示了较好的抗氧化性能.氧化过程主要由晶界添加剂离子及少量杂质离子和氧的双向扩散控制,氧化产生的表面裂纹和空洞使抗折强度明显降低.     

一种含Ru镍基单晶高温合金的高温氧化行为

采用恒温氧化的实验方法,利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜显微镜(SEM)及能谱仪(EDS)等分析了一种新型含Ru的镍基单晶高温合金在1 100 ℃和1 140 ℃的高温氧化行为。研究结果表明,合金在氧化初期质量迅速增加,但随着氧化时间的延长,氧化膜质量增加速率变得缓慢,由于氧化过程中会发生氧化膜脱落,使得氧化增重曲线略微偏离抛物线规律。氧化膜大致分三层:外层由Cr₂O₃和NiO组成,中间层为Cr₂O₃,内层为Al₂O₃。     

新颖的硅基光电材料

光电集成是未来信息技术发展的重要方向之一,硅基光电集成具有巨大的应用前景,在硅基材料及集成方面源头创新空间很大。论述了新颖的硅基材料研究现状及应用前景。     

不同打磨下内燃机用GH4169镍基高温合金的高温氧化行为

为了提高内燃机用GH4169镍基高温合金的抗高温氧化性能,用不同型号砂纸打磨的方式对其表面进行抛光处理,然后进行850℃温度下的抗氧化性能试验测试.对各试样进行了氧化增重测试,同时对氧化的截面微观形貌进行了 SEM观察,并对氧化产物结构组成进行XRD表征.研究结果表明:采用200号砂纸进行打磨处理的试样达到了最小氧化速...     

铌硅化合物氧化行为的X射线衍射分析

利用原位X射线衍射技术，研究了Nb5Si3-66%NbSi2和NbSi2的中温氧化行为及氧化层物相结构。结果表明，随着含硅量增加，材料抗氧化能力加强，其中NbSi2氧化反应速度较慢。在氧分压较低情况下，NbSi2氧化后同时生成Nb2O5及NbO氧化物。     

SiC颗粒的高温氧化动力学

研究了SiC颗粒在927℃、1027℃和1127℃空气中的高温氧化动力学.结果表明,温度越高SiC颗粒的氧化速率常数越大,氧化反应越容易进行;SiC颗粒的高温氧化分为氧化前期和氧化后期两个阶段.氧化前期的反应速率受界面化学反应的控制;氧化后期受扩散控制,其表观活化能远比氧化前期的大.SiC颗粒的高温氧化过程符合两个阶段式模型:氧化前期的氧化速率常数k_c=143.37exp(-70994/RT)(mg·m~(-2)·min~(-1)),氧化后期的氧化速率常数k_D=3.61×10~8exp(-192758/RT)(mg·m~(-2)·min~(-1)).     

硅基、非硅基介孔材料的研究进展

通过对近年来人们所合成的各种硅基、非硅基介孔材料的介绍,比较了不同介孔材料在合成、应用等方面的优缺点,并简述了其将来的发展前景。     

镍基高温合金Pt/Si共改性铝化物涂层的制备及抗高温氧化性能

为研究Si元素对Pt改性铝化物涂层抗高温氧化性能的影响规律,利用电镀Pt和Al-Si共渗包埋法制备出一种Pt/Si共改性铝化物涂层,对涂层进行了1 000℃恒温氧化试验,并采用XRD、SEM、EDS分析了涂层氧化前后的组织结构。结果表明:在Pt改性铝化物涂层中添加Si元素可以降低涂层表面的孔洞,使涂层更加致密、均匀;2种涂层在1 000℃温度下氧化300 h后均有大量的β-(Ni,Pt)Al相残留,依然具备保护基体的作用;Si元素一方面可以降低涂层与基体的互扩散速率,另一方面却加剧了涂层表面氧化皮的剥落;综合看来Si对Pt改性铝化物涂层的抗高温氧化性能提高效果不明显。     

炭材料高温抗氧化研究进展

综述了炭材料的氧化行为、抗氧化方法及其研究进展,并对炭材料高温抗氧化的未来研究重点进行了分析.     

Si-C-Nnp/Si3N4复合材料的室温和高温显微结构与力学性能

以 Si- C- N纳米微粉为增强相 ,Si3N4 为基相 ,采用热压的方法制备了 Si Cp/ Si3N4 纳米复相陶瓷。应用扫描电镜 (SEM)、高分辨透射电镜 (HRTEM)对其结构进行了观察 ,并讨论了结构与性能之间的关系。结果表明 ,所得的 Si Cp/ Si3N4 复相陶瓷的室温力学性能比氮化硅单相陶瓷有较大的提高 ,而 135 0℃断裂韧性达 14 .6 6 MPa· m1 / 2 。Si C微晶在晶粒内和在晶界玻璃相内的钉扎作用是材料高温性能提高的主要因素。     

酸洗和热氧化对氮化硅粉料表面特性与浆料流变性能的影响

选用四种商业氮化硅粉料(其中FD1、FD2和M11均由硅粉直接氮化法合成但后处理工艺不同, 而UBE粉的合成采用亚胺基硅热分解法), 系统研究了酸洗和热氧化处理对其表面特性和水基浆料流变特性的影响. 研究表明, 表面基团的种类和数量、可溶性高价反离子浓度以及离子电导率是影响氮化硅粉料在水中分散性能的关键因素. FD1粉料分散性能差的原因是可溶性高价反离子浓度太高, FD2粉料分散性能差的关键是颗粒表面存在Si-O-C-R憎水基团, M11粉料分散性能不好源于离子电导率过大, 而UBE粉料表面的大量Si-O-Si基团是其分散性能差的限制性因素. 经表面改性处理的四种氮化硅水基浆料具有良好的流变特性.     

铝碳质滑板材料抗氧化研究进展

结合铝碳质滑板的氧化行为和抗氧化要求,分别对添加抗氧化剂技术和抗氧化涂层技术进行了介绍,对各种抗氧化剂及抗氧化涂层技术的作用机理进行了详细描述.在此基础上,对铝碳质滑板材料抗氧化技术的研究发展方向提出了一些见解.     

新型硅基铝金属高性能电子封装复合材料研究

微电子集成技术的快速发展对封装材料提出了更高的要求.在传统封装材料已不能满足现代技术发展需要的情况下,新型硅基铝金属复合材料脱颖而出,以其优异的综合性能成为备受关注的焦点.高体积分数硅基体带来的低热膨胀系数能很好地与芯片相匹配,连通分布的金属(铝)确保了复合材料的高导热、散热性,两者的低密度又保证了复合材料的轻质,尤其适用于高新技术领域.重点探讨了硅基铝金属铝复合材料的主要制备技术及其组织性能机理,并对其未来发展作出展望.     

燃烧合成Si3N4和SiC复相材料的相稳定性热力学分析

为了提高Si3N4产率和降低成本,采用硅粉、氮气作为原料,碳、二氧化硅作为稀释剂,卤化铵作为化学激励剂,通过机械活化和化学激励法燃烧合成制备Si3N4和SiC复相原料。热力学分析表明:特定的工艺条件下氧化硅和碳替代氮化硅作为稀释剂,当氧化硅和碳含量约30wt%时,能得到氮化硅和碳化硅复合陶瓷粉体。以碳的活度为1计(ac=1),燃烧合成时两者稳定共存的温度为1647K;同时,增大氮气压力和降低氧分压是硅粉完全氮化的条件,而不宜提高合成温度。当满足特定工艺条件时(原料加入量为9%Si3N4及15%淀粉和SiO2的混合物、氮气压力大于3MPa、5小时磨研),燃烧合成产物的主晶相为Si3N4、SiC和Si2N2O,而无游离硅,此产物是烧结Si3N4和SiC复合陶瓷或制备Si3N4结合SiC耐高温材料的理想原料。     

后天抑制剂取向硅钢析出物的研究

采用"后天抑制剂法"制备取向硅钢,通过TEM研究热轧、常化、脱C和渗N阶段析出物的类型和分布。结果表明,热轧、常化和脱C板中的析出物主要是AlN颗粒,AlN颗粒在热轧、常化和脱C板中分布密度低;渗N后钢中形成非晶态Si3N4颗粒,非晶态Si3N4颗粒有多边形大块状和规则小四方形2种形貌,多边形大块状Si3N4颗粒分布在晶界,规则小四方形Si3N4颗粒主要分布在晶内。     

热透波材料技术研究进展

热透波材料技术是高超声速飞行器实现通讯与精确导航的关键技术,文章从热透波材料体系、热透波材料热电行为和高温电性能测试技术等方面对热透波材料及其相关技术的发展现状进行了简要介绍。在材料体系方面,石英陶瓷及二氧化硅基复合材料是目前应用的主要材料品种,多孔氮化物陶瓷及陶瓷基复合材料是未来发展的重要方向。在热电行为研究方面,对典型氧化物、氮化物、氮氧化物材料热电行为规律及杂质离子对材料热电行为的影响等方面的研究获得重要进展,并获得试验验证。在高温电性能测试方面,近年来突破了1 600℃高温宽频测试关键技术,并获得了氧化硅熔融态介电性能实测数据,国外和国内已实现8 MW/m2热透波实时测试。     

纳米SiC－Si_3N_4复合粉体的制备及研究

本文以炭黑和气凝氧化硅为原料，采用碳热还原氨化的方法制备纳米ＳｉＣ－Ｓｉ３Ｎ４复合粉体；复合粉中ＳｉＣ的含量由起始粉中Ｃ：ＳｉＯ２的摩尔比控制．在复合粉体的表征中用ＸＲＤ线宽法测量ＳｉＣ粒径大小．ＴＥＭ照片显示Ｓｉ３Ｎ４粒径在１００～２００ｎｍ；ＳｉＣ为纳米级．文中还对生成复合粉体的反应机理进行了探讨．同时利用这一工艺制备出单相的Ｓｉ３Ｎ４粉和ＳｉＣ粉．     

Complex Permittivity and Microwave Absorbing Property of Si3N4-SiC Composite Ceramic

Si3N4-SiC composite ceramics were fabricated by chemical vapor infiltration using porous Si3N4 ceramic as preform. The average grain size of SiC was 30 nm. Relationship between SiC content and relative complex permittivity of Si3N4-SiC within the frequency range of 8.2-12.4 GHz (X-band) was investigated. The average real part of relative complex permittivity ε of Si3N4-SiC increased from 3.7 to 14.9 and the relative imaginary part ε increased from 0.017 to 13.4 when the content of SiC increased from 0 to 10 vol.%. The Si3N4-SiC ceramic with 3 vol.% SiC achieved a reflection loss below 10 dB (90% absorption) at 8.6-11.4 GHz, and the minimum value was 27.1 dB at 9.8 GHz when the sample thickness was 2.5 mm. The excellent microwave absorbing abilities of Si3N4-SiC ceramic were attributed to the interfacial polarization at interface between Si3N4 and SiC and at grain boundary between SiC nanocrystals.