SiC对热压制备SiC/Ti3SiC2复合材料的影响

以钛粉、硅粉、炭黑为主要原料,利用热压烧结技术制备SiC/Ti_3SiC_2复合材料。借用扫描电镜和X射线衍射,探索SiC对复合材料的相组成、组织结构、力学性能及电导率的影响。结果表明:在25 MPa压力下,热压烧结1 500℃,可制备高致密、均匀的复合材料;SiC对提高SiC/Ti_3SiC_2复合材料的相组成、力学性能有很大影响,当碳化硅质量分数为20%,复合材料弯曲强度为373 MPa,断裂韧性为5.4 MPa·m1/2,材料性能得到明显提高;纯样Ti_3SiC_2材料的电导率最强,为4.18 MS/m。在基体中,Ti_3SiC_2层状晶粒相互交错形成连续的网状结构,Ti_3SiC_2作为导电颗粒转移的电子越多,试样电导率越高。     

纳米多孔硅粉的化学腐蚀及其理化性质表征

以纯度大于99%,粒径20μm以下的硅粉为原料,以HF、HNO3、蒸馏水及亚硝酸钠为腐蚀介质,采用化学腐蚀法制备纳米多孔硅粉。利用扫描电镜、全自动比表面积仪以及傅里叶变换红外光谱仪对纳米多孔硅粉进行了表征。制备了多孔硅/高氯酸钠复合材料并进行了燃烧实验。结果表明,腐蚀体系中硝酸浓度是影响孔径分布的主要因素。腐蚀时间则是增大纳米多孔硅粉比表面积的关键因素。最佳腐蚀条件为硝酸浓度5.2%,腐蚀时间120 min。制备的纳米多孔硅粉为介孔材料,表面存在大量的硅-氢键,比表面积达58.2264 m2·g-1。制备的多孔硅/高氯酸钠复合材料能剧烈燃烧,伴有爆燃现象,能用作绿色点火药剂或燃烧剂。     

反应粘接碳化硅材料接头的研究

用反应粘接的方法获得了反应烧结碳化硅材料之间、反应烧结碳化硅和重结晶碳化硅材料间的连接。分析了反应粘接碳化硅材料接头的形成机理 ,分别在光学显微镜、扫描电镜下观察了连接区的显微组织和断口形貌 ,评价了反应粘接硅 /碳化硅材料接头的力学和电性能。研究结果表明 ,反应粘接可以使母材间形成良好的接合界面 ,连接层未对整体材料的强度和电阻率造成明显的影响。优化接合面的组织和成分是获得碳化硅材料优异连接性能的关键     

用碳化硅和硅包覆碳素材料表面的复合材料

用碳化硅和硅包覆碳素材料表面的复合材料大阪无机物接合剂公司，开发了用碳化硅（ＳｉＣ）和硅（Ｓｉ）的复合层包覆各种碳素材料表面的包覆技术，其优点是成本低，并具有耐酸性。把硅稳固地附在基体材料表面使其反应，即使有微细的裂纹，也能在其上形成能自修复的ＳｉＣ...     

EIGA雾化喷嘴对氩气-钛粉两相流模拟研究

为研究EIGA雾化喷嘴对氩气-钛粉两相流影响,用多物理场仿真软件COMSOL Multiphysics 5.5模拟不同结构参数下两相流的流速、气压、分布。结果表明:钛熔滴雾化与反吹、钛粉回流受拉瓦尔喷管放置高度与导流管出口宽度影响。最佳结构参数即放置高度为-1 mm,出口宽度为1.1 mm,钛熔滴雾化点最高,钛粉粒径最小,涡流与钛熔滴反吹最弱,钛粉回流数量与高度最小。     

铝硅合金-石墨复合材料的制备及阻尼性能

在Ａｌ－７．５％Ｓｉ合金两相温度范围区加入石墨颗粒，搅拌，制备了石墨－铝硅复合材料。结果表明，在５８０～５９０℃搅拌１０～１５ｍｉｎ，石墨能均匀地分布于Ａｌ－７．５％Ｓｉ合金基体。性能测试表明，该复合材料力学性能略低于基体铝硅合金，但是具有高得多的阻尼性能。加入低于１８％（体积百分数）的石墨，复合材料有较好的综合性能，内耗最高可达３．５×１０－２，是一种阻尼性能优越的铸造材料。     

烧结工艺对原位反应莫来石/碳化硅多孔陶瓷性能的影响

以SiC微粉、α-Al2O3和广西白泥为原料,采用原位反应烧结工艺制备莫来石/碳化硅多孔陶瓷,研究烧结温度与保温时间对莫来石/碳化硅多孔陶瓷性能的影响,利用SEM和XRD对多孔陶瓷的相组成和断口形貌进行表征。结果表明:随着烧结温度的升高,莫来石/碳化硅多孔陶瓷的气孔率降低而弯曲强度增加,烧结温度为1 350℃时,气孔率为30.5%,弯曲强度为26.8 MPa;随保温时间的增加,液相量增加;莫来石的形成有助于改善莫来石/碳化硅多孔陶瓷的力学性能。     

纳米可燃剂对ε-CL-20晶型转变的影响

采用非等温差示扫描量热法研究纳米铝粉、纳米硼粉和纳米硅粉对六硝基六氮杂异伍兹烷(ε-CL-20)晶型转变的影响。通过测定3种纳米可燃剂与ε-CL-20混合物体系的晶型转变峰值温度,分别采用Kissinger法和Ozawa法计算其转晶反应的活化能和指前因子,并根据Friedman无模型等转化率法得到的表观活化能随转化率的变化曲线分析得到其转晶机理。研究结果表明,加入纳米铝、硼和硅粉后,ε-CL-20的转晶反应峰值温度升高,活化能从253 k J/mol分别增大到1 259 k J/mol、571 k J/mol和978 k J/mol,纳米铝粉、硼粉和硅粉可以对ε-CL-20的转晶反应起到抑制作用,纳米硼改变了ε-CL-20的转晶反应机理。     

金属基复合材料的模压铸造工艺

主要介绍连续纤维(如石墨、碳化硅纤维)增强金属基复合材枓的模压铸造工艺,讨论模压铸造的质量控制、材料性能及该工艺的优点和存在的问题;简要介绍模压铸造金属基复合材料在航空航天工业中的应用。     

碳纤维增强陶瓷基复合材料高温拉伸性能研究

为进一步提高以碳化硅为主要基体的陶瓷基复合材料的高温力学性能,对材料高温拉伸性能的变化规律和影响因素进行了评价和分析。结果表明,随着温度的升高材料拉伸性能呈现先上升后下降的变化趋势,碳化硅基体结晶程度逐渐提高,晶粒尺寸逐渐长大并出现团聚,导致内部缺陷孔洞增多,造成材料高温性能下降;材料热处理温度、致密化度的提高对材料的高温性能具有改善作用,使材料在经历最高温度2000℃,总时长3000s热环境条件下测试时性能保留率达82.4%。     

烧结温度对合成Ti3SiC2材料的影响及反应机理的研究

以Ti/Si/C为原料,采用反应烧结方法制备Ti3SiC2材料,并分析反应烧结机理。结果表明,以3Ti/1.2Si/2C为起始原料,烧结温度在1250~1300℃之间,可以得到Ti3SiC2含量90%以上的Ti3SiC2材料。Ti3SiC2的反应合成机理是固-液反应,即:Ti5Si3和β-Ti形成液相,液相再与TiC反应,进而合成Ti3SiC2。     

熔渗法制备Ti_3SiC_2陶瓷中硅的熔渗时间研究

以Ti/TiC/Si粉末为原料,采用液态熔渗硅方法制备出高纯的Ti3SiC2材料,并且从理论上推导液态熔渗硅方法制备Ti3SiC2陶瓷材料时熔渗时间与预制骨架高度之间的关系式,并通过熔渗实验进一步验证该关系式的可靠性。研究表明,熔渗时间随熔渗高度与熔渗温度的改变而变化。在保证毛细管力的前提下,毛细管半径越大,熔渗速度越快,熔渗时间越短。     

TiC/Ti3SiC2复合材料的制备及其性能研究

以粉末Ti,Si,TiC和炭黑为原料,采用反应热压烧结法制备TiC/Ti3SiC2复合材料。借助XRD和SEM研究TiC含量对TiC/Ti3SiC2复合材料相组成、显微结构及力学特性的影响。结果表明:通过热压烧结可以得到致密度较高的TiC/Ti3SiC2复合材料;引入TiC可以促进Ti3SiC2的生成,当引入TiC的质量分数达30%,TiC/Ti3SiC2复合材料的弯曲强度和断裂韧性分别为406.9 MPa,3.7 MPa.m1/2;复合材料中Ti3SiC2相以穿晶断裂为主,TiC晶粒易产生拔出。     

Al2O3含量对Ti3SiC2/Al2O3复合材料抗氧化性能的影响

以Ti、Si、炭黑为原料,通过引入Al2O3,采用热压法制备了Ti3SiC2/Al2O3复合材料。通过X-射线衍射仪、扫描电子显微镜和能谱分析研究了Ti3SiC2/Al2O3复合材料的氧化行为。结果表明:添加Al2O3的试样抗氧化性优于纯Ti3SiC2试样,这是因为在1 300℃之前,形成α-Al2O3、TiO2和SiO2的混合层,且α-Al2O3集中到氧化层表面呈连续分布,形成致密氧化层。而在1 300℃之后试样表面则生成Al2TiO5抗氧化层。     

Si3N4结合SiC复相材料的高温氧化行为

利用X-射线衍射仪、扫描电子显微镜、压汞仪和热重分析仪等手段,在1 100～1 500℃范围内研究Si3N4结合SiC复相材料的高温抗氧化行为。结果表明:随氧化温度升高,由于氧化致密层的形成,试样氧化质量增加速率降低;随氧化温度升高出现氧化钝化现象,使Si3N4结合SiC复相材料表现出很好的高温抗氧化性能;高温氧化使Si3N4结合SiC复相材料显气孔率降低,常温抗压强度升高,由于氧化层表面裂纹形成使氧化后试样的常温耐压强度随氧化温度升高而降低。     

非氧化物陶瓷的微波处理

介绍了微波处理非氧化物陶瓷的近期进展。非氧化物陶瓷的烧结温度高,并要求非氧化气氛烧结,困难较多;采用微波烧结可以大大缩短烧结时间、降低烧结温度,提高材料性能,成为一种较好的烧结手段。本文重点介绍了微波处理ＳｉＣ、Ｓｉ３Ｎ４、ＡｌＮ、Ｔｉ（Ｃ,Ｎ）方面的进展     

自蔓延高温合成Ti3AlC2材料及其摩擦磨损性能

以TiC,Ti,Al,C粉末为反应物原料,采用自蔓延高温反应按照质量分数为15% TiC,50% Ti,28% Al,7% C的配比合成了纯度为96.76%、气孔率为9.45%的高纯Ti3AlC2块体材料。研究添加TiC对合成产物Ti3AlC2材料纯度的影响,并对其摩擦磨损性能进行分析。结果表明：当添加TiC的质量分数小于15%,Ti3AlC2含量随TiC含量的增加而增加;当添加TiC质量分数大于15%,Ti3AlC2含量随TiC含量的增加而降低。当载荷较小,Ti3AlC2材料以磨粒磨损为主;而载荷较大,其以磨粒磨损为主并伴随有轻微黏着磨损。     

熔渗烧结制备Ti_3SiC_2反应机理的研究

以Ti/Si/C粉末和Ti/Si/TiC粉末为原料,采用液态熔渗硅方法制备出纯度较高的Ti3SiC2材料,Ti3SiC2的相对质量分数分别达到91.2%和92.3%。研究表明,熔渗烧结制备Ti3SiC2的反应过程为:温度在1 300℃以上,且未发生熔渗时,试样中单质Ti的含量高于Si的含量,在Ti的富集区优先生成Ti5Si3,随着温度的升高,少部分Ti5Si3和β-Ti先熔合形成Ti-Si液相;在1 500℃时,随着液态Si的渗入及流动扩散,液态Si和剩余的Ti5Si3形成大量Ti-Si液相,将试样中的TiC包覆,通过液相反应生成大量的Ti3SiC2。     

一种Ti3AlC2陶瓷材料的制备方法研究

采用机械球磨和热处理方法制备Ti3Al粉体,并将Ti3Al和C反应烧结制备Ti3AlC2陶瓷材料。将Ti、Al的摩尔比为3∶1的混合粉末,球磨20 h后经750℃热处理40 min得到质量分数达到98.54%的Ti3Al金属间化合物;然后采用Ti3Al和C的摩尔比为1∶2为原料,进行反应烧结制备Ti3AlC2,在1 300℃保温60 min,可得到试样中Ti3AlC2的质量分数为96.4%。研究得出Ti3AlC2的合成路径即在反应过程中先生成Ti2AlC和TiC两相,然后二者反应合成Ti3AlC2相。     

碳纤维增强碳化硅复合材料的微观结构与界面

利用 Al_2O_3和 Y_2O_3为烧结助剂,通过热压烧结工艺制备了碳纤维增强碳化硅复合材料。结果表明:球磨工艺有助于短切碳纤维的均匀分散。烧结过程中,烧结助剂 Al_2O_3、Y_2O_3之间发生化学反应,促进液相烧结,并形成晶界间的次晶相YAG,有利于提高复合材料的断裂韧性。在较高烧结温度下,碳纤维与烧结助剂以及基体之间反应,形成过强结合界面,纤维性能降低,不利于复合材料力学性能的提高。