SiCN/Sialon复合材料的制备及微波介电性能研究

以AlN、Al2O3和Y2O3为添加剂，用无压烧结法制备了SiCN／Sialon复合材料。研究表明，在相同烧结条件下，随着纳米SiCN含量的增加，材料的烧结致密度下降。XRD结果表明，SiCN／Sialon复合材料由主晶相β—Sialon（Si3Al3O3N5）和极少量的SiO3、β—SiC组成。SEM研究表明，随着纳米SiCN含量的增加，材料中棒状的β—Sialon（Si3Al3O3N5）含量明显减少。抗弯强度研究表明，β—Sialon（Si3Al3O3N5）复合材料的抗弯强度随着纳米SiCN含量的升高而降低，从纯Sialon陶瓷的530MPa下降到含22．26％SiCN时的196MPa，其原因是由于随着纳米SiCN含量的增加，材料的致密度降低，β—Sialon（Si3Al3O3N5）含量减少所致。SiCN／Sialon复合材料复介电常数的实部和虚部均随纳米SiCN含量的升高而增大，但是低于预期值，其原因是由于长时间高温烧结时，纳米SiCN结构发生变化，其复介电常数的实部和虚部大幅度下降造成。     

SiC/SiC复合材料的制备及力学性能研究

采用低压化学气相渗透（LPCVI）工艺制备了具有不同热解碳界面层厚度的SiC/SiC复合材料,对热解碳沉积工艺以及复合材料的力学性能进行了研究.结果表明：沉积温度、系统总压、PN2/PC3H6均会使沉积热解碳的形貌发生改变;随热解碳界面厚度增加,复合材料的韧性提高,弯曲强度先增大后减小.     

纳米SiC和SiC(N)粉体的微波介电特性及其与微波的作用机理

研究了纳米SiC粉体和纳米SiC(N)复相粉体在8.2-12.4GHz频率范围的介电特性及其与微波的作用机理，发现纳米SiC(N）复相粉体介电常数的实部（ε′）和虚部（ε′′）在8.2-12.4GHz范围内随频率增大而减小，介电损耗（tgδ=ε′′/ε′）较高，是较为理想的微波吸收材料。纳米SiC粉体的ε′、ε′′和tgδ明显小于纳米SiC(N)复相粉体的，对微波的吸收不理想。提出了纳米SiC(N)复相粉体对微波的吸收机理。纳米SiC(N)复相粉体中的SiC微晶固溶了大量的N原子，在纳米SiC(N)复相粉体中形成大量的带电缺陷，这些带电缺陷在电磁波交变电场作用下产生极化耗散电流，强烈的极化驰豫过程导致大的介电损耗。     

Al2O3/SiC纳米复合陶瓷中SiC粉料的氧化现象

为验证在空气环境中，烧结Al₂O₃/SiC纳米复合陶瓷过程是否出现纳米SiC粉料的氧化现象，以及氧化后纳米陶瓷性能的变化规律，分别采用了常压氩气保护烧结和常压空气环境中烧结两种工艺，制备了Al₂O₃/SiC纳米复合陶瓷.经检测，前者性能优异，其相对密度为9882%，抗弯强度为489 MPa，断裂韧性达6.67 MPa·m^1/2；而后者性能大幅度降低，经x-ray检测发现，烧结后样品中SiC衍射峰消失，即纳米SiC严重氧化；同时发现随纳米SiC粒径的减小及含量增加，氧化现象加剧，性能更加变差.借助断口的SEM图像对烧结过程SiC粉料氧化机理进行分析，发现：碳化硅已经分解为CO₂和SiO₂，前者以气体形式挥发并在陶瓷体内留下气孔，而后者以玻璃相形态存在于晶界中.     

纳米SiC粉中的氧含量对Al2O3陶瓷无压煤结的影响

讨论了纳米SiC中的氧含量对Al2O3/SiC纳米复相陶瓷性能的影响,发现当氧含量偏高时,烧结体难以致密化,同时在组织中出现大尺寸气孔,实验证明,氧含量较低的纳米β-SiC可以使烧结体密度和强度得到极大提高;而氧含量偏高的Si/C/N非晶复合粉,提高性能的作用甚微,其根本原因就是,粉体中的氧与硅形成蒸气,从而使烧结体中出现气孔。     

有效媒质公式在纳米SiC(N)粉体微波介电特性研究中的应用

用经典的有效媒质公式(包括Maxwell Garnet公式、Bruggeman公式、Polder-van Santen公式和相干准晶近似公式(quasicrystalline approximation with coherent potential,QCA-CP)研究了含纳米SiC(N)粉体的复合材料的微波介电特性，计算结果表明，经典的有效媒质公式对含纳米SiC(N)粉体的复合材料是不适合的，应寻求新的方法来求解纳米复合材料的微波介电常数。研究表明，不同纳米SiC(N)粉体含量的复合材料的介电常数实测值与纳米粉体体积分数(f)之间有非常好的拟合关系，复合材料微波介电常数的实部(ε′)和虚部(ε″)与纳米粉体体积分数之间符合二次多项式(ε′、ε″=Af^2 Bf C)关系，根据二次多项式可以非常方便而准确地计算纳米复合材料的微波介电常数。     

SiC粒径对PTFE/SiCp复合材料耐磨性能的影响

利用机械混合法制备了不同粒径SiCp填充聚四氟乙烯（PTFE）复合材料PTFE／SiCp，并采用M－200型环－块材料磨损试验机在干摩擦条件下对其磨损特性进行了研究，并利用扫描电子显微镜（SEM）及能谱仪对复合材料的磨损表面和摩擦环表面进行了形貌观察及检测。结果表明：SiCp的加入大大提高了PTFE的耐磨性能，SiCp粒径的大小是影响复合材料耐磨性能及磨损机理的重要因素之一。     

Al2O3/SiC纳米复相陶瓷断裂韧性的研究

采用平均粒径为20 nm和150 nm的SiC粉作为增强相，基体粉为亚微米的Al₂O₃粉(美国)，在1 550～1 750 ℃无压烧结，制备了Al₂O₃/SiC纳米复相陶瓷并对其显微结构和断裂韧性之间的关系进行了研究.结果表明，当采用20 nm SiC粉作为强化相，加入量为3%时，断裂韧性从3.0 MPa·m^1/2提高到6.67 MPa·m^1/2，增加122.5%，材料的相对密度达到98.7%以上.利用SEM观察其显微组织，发现组织中若干个细小的晶粒组成一个单元体，单元体内各晶粒之间结合牢固，这种微观结构有利于Al₂O₃/SiC纳米复相陶瓷韧性的提高.而细晶增韧是重要增韧机理之一.     

界面约束对石墨烯/环氧树脂纳米复合材料弹性性能影响有限元分析

利用有限元软件ABAQUS对石墨烯/环氧树脂纳米复合材料进行有限元分析并预测其弹性性能,石墨烯和环氧树脂基体分别用Euler-Bernoulli梁单元和六面体线性单元建模,石墨烯和环氧树脂基体之间界面的粘结作用分别采用嵌入区域约束、强绑定约束和弱绑定约束模拟。在此基础上,讨论了界面约束对石墨烯/环氧树脂纳米复合材料弹性性能的影响。界面粘结作用分别采用嵌入区域约束、强绑定约束和弱绑定约束的情况下,纳米复合材料的杨氏模量计算值与Halpin-Tsai理论模型的结果偏差均在3%以内。在嵌入区域约束的情况下,杨氏模量计算值比强绑定约束和弱绑定约束的稍大,且更接近Halpin-Tsai理论模型的结果。界面脱粘导致纳米复合材料杨氏模量下降,并且界面几何中心区域脱粘对杨氏模量的影响最小,而在石墨烯片边缘位置的脱粘对杨氏模量的影响最大。有限元数值计算也得到了同样的结果,验证了本文提出的有限元数值模拟方法的合理性。     

Environmental Effects on Microstructural Stability of SiC/SiC Composites

LowZmaterialshavemanyadvantagesinnuclearenvirOInnellts,suchaslessProductionofradioactivewastesduetosubstantiallylowactivation,andhigherconVergentefficiencyduetothecapabilityofhightemp~OPeration.HopkinhasdiscussedSiC-basedmaterialsforfhaionreactorsfor...     

冲击波在陶瓷与梯度材料界面上的传播特性

研究了冲击波在有限厚度陶瓷平板与半无限大陶瓷 /金属复合背板的界面传播特性。论文的研究基于 Furlong等提出的预测球面波在两弹性体间的平面界面上的反射、折射特性的基本方法。论文重点研究了剪切耦合边界条件下复合背板中的金属体积百分比和陶瓷面板的厚度对反射波强度的影响。通过研究得出了一些对于陶瓷 /复合装甲及陶瓷 /金属梯度装甲材料的设计有重要指导意义的结果     

铁对 C/Cu 复合材料界面特性影响的研究

利用电子显微及X射线衍射仪分析研究了C/Cu复合材料的界面特性及合金元素铁对C/Cu复合材料界面特性的影响.研究表明复合材料界面既无化学反应也无扩散发生,C/Cu界面是物理结合.试验表明,合金元素Fe与碳纤维发生化学反应,使C-Cu界面结合强度明显提高,因此使C/Cu复合材料的强度从592MPa提高到696MPa,横向剪切强度从64MPa提高到84MPa.化学结合型界面是提高复合材料强度的途径之一.     

Interface Stability of the SiC Particles/Fe Matrix Composite System

The interface reaction between the SiC particles （ SiCp ） and Fe was stndicd during sintering the SiCp reinforced Fe matrix composites at 1423 K for 1 h. In the composite having 3wt% （weight ratio） SiCp （the 3SiCp/ Fe composite）, the interface reaction products of Fe3 Si, the carbon precipitates, and Fe3 C or pearlite were generated. Fe3 Si coustructs the bright matrix of the reaction zone in the original situation of the SiCp. The carbon precipitates are randondy embedded in the reaction zone. Fe3 C or pearlite exists at the grain boundaries of the Fe matrix. As increasing the SiCp concentration in the SiCp/ Fe composite, the inteusity of the interface reaction between SiCp and Fe iacreases. After the 10SiCp/ Fe composite （ having 10wt .% SiCp ） sintered at 1423 K for 1 h, all of SiCp are decomposed, and replaced by the reaction zone composed of Fe3 Si and the carbon precipitates. No Fe3 C or pearlite was genertaed during the reaction. The effects of the techniques of oxidizing of SiCp , coating SiCp by interaction with the Cr powder, and alloying the Fe matrix by adding the Cr element on the interface stability of the SiCp/ Fe composite system were also investigated, respectitely. The oxide membrane and the coating layer on SiCp can inhibit the interface reaction between SiCp and Fe by isolating SiCp from the Fe matrix during sintering. The interface reaction does not occur in the 3 SiCp/ Fe- 10 Cr composite but in the 3 SiCp/ Fe-5 Cr composite. In the SiCp/ Fe-Cr alloy composites, the interface reaction between SiCp and the Fe- Cr alloys is weaker than that between SiCp and Fe . The Cr element behaves as a diluent, it causes a redaction in the interface reaction, which is proportional to the amount of the element added.     

Ni-Nb粉末与SiC陶瓷界面润湿特性研究

研究了Ni—Nb金属粉末与SiC陶瓷的界面润湿特性，结果表明，增加Nb含量、升高温度或延长保温时间，系统润湿性均得到改善。对润湿系统界面区域微观结构的SEM、EDS分析表明，由于活性元素Nb的加入，在一定的温度、时间和气氛等条件下，焊料与陶瓷发生相互问的溶解、扩散和反应，其接触界面发生改变，此时测得的润湿角已不是Ni—Nb液滴/SiC陶瓷村底的接触角，而是新生成的固液界面间的接触角。界面区域具有连续结构的Ni-Si化合物的生成对于Ni—Nb／SiC陶瓷体系的润湿起重要作用。     

负介电常数集成材料对HPM和UWB的屏蔽效能影响

以绝缘板支撑的不连续金属丝构成的介电常数为负数的集成材料为研究对象,根据Floquet定理,采用时域有限差分法分析集成材料对电磁波的反射和透射特性,并与已有的实验数据进行了比较,验证了该方法的可行性。在此基础上,进一步分析集成材料对高功率微波（HPM）和超宽带电磁脉冲（UWB）的屏蔽效能,仿真结果表明集成材料可以明显降低入射信号的幅值,并改变信号的时域和频域波形,保证了信号的安全性。     

C/SiC复合材料数据库的逻辑结构设计

C／SiC复合材料数据库对在材料研究过程中获得的全部信息实现可靠、高效的存储和访问。在遵守关系数据库第3范式的基础上，基于Oracle的支持，采用了非第1范式的对象数据类型——嵌套表，建立了对象一关系数据库，并利用UML语言完成数据库逻辑建模。根据应用需求定义了用户视图，制定了数据规范、约束、触发器等以保证数据的完整性和一致性。数据库保证了研究信息的可追溯性，为数据的管理和规范提供了有力的工具。     

SiC(N)纳米粉体的吸波性能研究

采用CVD法合成了SiC(N)纳米粉体。在NH3流量为0－480ml/min范围内，合成了氮原子百分含量随NH3流量逐渐增大的一系列SiC(N)纳米粉体。研究了SiC(N)纳米粉体的介电常数和介电损耗角正切与粉体组成的关系，发现介电常数的实部、瞄部和介电损耗角正切均随粉体中氮原子摩尔分数的升高而降低，依据粉体的介电常数设计了双层吸波涂层，涂层的吸波效果随粉体氮含量的升高而降低。N原子取代SiC晶格中C产生的带电缺陷在电磁场作用下的极化驰豫是SiC(N）纳米粉体吸波的主要机理。