普通纸张模板纤维素碳化机理的研究与多孔木材陶瓷的制备

以普通纸张和酚醛树脂为模板制备出新型多孔碳模板,深入研究纤维素碳化的机理.碳化过程的收缩率随树脂/纸张复合体中树脂含量的增大而减小;所得多孔碳的气孔率随树脂/纸张复合体中树脂含量的增大而减小,且随碳化温度的升高而减小;多孔碳的弯曲强度随树脂/纸张复合体中树脂含量的增大而增大,并随碳化温度的升高而增大.     

由椴木木粉和酚醛树脂制备木材陶瓷的研究

以椴木木粉和酚醛树脂为原料制成一种新的木材陶瓷.用TGA、XRlD和SEM技术分别对木材陶瓷的形成机理、物相构成和微观结构进行了表征与研究.详细讨论了碳化温度和酚醛树脂用量对木材陶瓷显气孔率、体积电阻率和弯曲强度的影响.结果表明,木材陶瓷是由酚醛树脂生成的玻璃态的硬碳和由木粉生成的无定形的软碳组成的多孔性碳复合材料;随碳化温度升高或酚醛树脂用量的增加,木材陶瓷的显气孔率和弯曲强度增大,体积电阻率下降;碳化温度升高可以使(002)衍射峰逐渐变窄,强度增大,并且向高角度移动,晶面间距d₍₀₀₂₎减小,而酚醛树脂用量的增加对(002)衍射峰和晶面间距d₍₀₀₂₎基本没有影响;当碳化温度为1350℃,酚醛树脂用量为160wt％时,木材陶瓷的显气孔率、体积电阻率和弯曲强度分别达到了50％、2.0×10^-2Ω·cm和25MPa.     

硅气相浸渍反应制备SiC/C复合材料的研究

以滤纸和酚醛树脂为原料,经模压固化、碳化制备了具有三维不规则孔隙结构的多孔碳,再经过高温气相渗硅得到SiC/C复合材料.SEM结果表明,SiC/C复合体遗传了多孔碳前驱体的显微结构,同时SiC/C复合体具有较好的弯曲强度和气孔率.提出了一种简单的反应模型,对硅的气相反应和扩散过程进行了解释.     

混合酸(HNO3+HF)刻蚀法致霾汽车尾气过滤载体材料的设计与研究

以纺织加工过程中废弃的棉短绒为模板,经过溶胶法浸渍形成棉纤维/氧化硅复合体,再经常温树脂固化、低温真空碳化、高温碳热还原反应及液相渗硅等方式制备出SiC/Si复合材料,最后通过混合酸(HNO3+HF)循环氧化腐蚀制备出过滤汽车尾气陶瓷载体材料。扫描电镜(SEM)结果显示,多孔SiC具有不规则且相互连通的孔道结构,其微观形貌特征遗传于棉短绒和酚醛树脂制备的多孔碳;三点弯曲试验表明SiC/Si陶瓷复合材料的强度高达200MPa,多孔SiC的气孔率可达62%,混合酸腐蚀的多孔SiC的弯曲强度和断裂韧性均小于致密SiC/Si复合体,并提出了混合酸循环氧化-腐蚀机制解释游离态Si的腐蚀过程。     

不同铝源制备莫来石结合碳化硅多孔陶瓷及性能研究

以碳化硅(SiC)和不同铝源(多孔Al2O3/纳米Al2O3/Al(OH)3)为起始原料,通过原位反应结合工艺制备莫来石结合碳化硅多孔陶瓷。主要研究了不同铝源及温度对多孔陶瓷抗弯强度、气孔率、线性伸缩率等性能的影响,并采用XRD和SEM分析表征了样品的物相组成与断面形貌。结果表明:以多孔Al2O3为铝源,在1450℃下保温3h制备的碳化硅多孔陶瓷的综合性能最优,其强度为58 MPa,气孔率为41.9%;烧结温度对3种铝源所制备的多孔陶瓷具有相同的影响,随着温度的升高,强度逐渐升高,气孔率逐渐降低,线性收缩率逐渐增大。     

碳化硅多孔陶瓷气孔率和强度影响因素

研究了陶瓷粘结剂含量、碳化硅颗粒粒径以及烧结温度对高温气体过滤用碳化硅多孔陶瓷抗弯强度和气孔率的影响. 利用X射线衍射测试了多孔陶瓷烧结后的物相组成. 陶瓷粘结剂含量的增加使碳化硅多孔陶瓷的气孔率快速下降, 在陶瓷粘结剂含量15wt%时, 碳化硅多孔陶瓷可具有较高的气孔率(37.5%)和抗弯强度(27.63MPa). 随着碳化硅颗粒粒径从300?m减少到87um, 碳化硅多孔陶瓷的气孔率和抗弯强度可同时提高, 气孔率从35.5%增加到了42.4%, 而抗弯强度从19.92MPa增加到了25.18MPa. 碳化硅多孔陶瓷的烧结温度从1300℃增加到1400℃过程中, 其气孔率从38.7%迅速下降到35.4%, 而其抗弯强度一直在27MPa左右, 没有大幅变化, 所以该多孔陶瓷的烧结温度应该选在陶瓷粘结剂熔点(1300℃)附近, 不宜过高.     

凝胶浇注结合固相烧结制备具有多级孔结构的碳化硅陶瓷

以Isobam作为胶凝剂, 聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)作为泡沫稳定剂和造孔剂, 结合固相烧结制备出具有多级孔结构的碳化硅陶瓷, 并研究了PMMA添加量、球磨机转速以及烧结温度对多孔陶瓷结构及性能的影响。结果表明: 当球磨机转速为220 r/min、烧结温度为2100℃时, 随着PMMA添加量由5wt%增加到20wt%, 发泡过程受到抑制, 但是泡沫的稳定性增强, 所得多孔陶瓷的气孔率在51.5%~72.8%之间, 压缩强度介于7.9~48.2 MPa之间; 当PMMA加入量为20wt%时, 随着球磨机转速由220 r/min增大到280 r/min, 加剧了浆料的发泡过程, 2100℃烧结所得多孔陶瓷的气孔率逐步增大, 气孔孔径变大; 当球磨机转速为220 r/min, PMMA加入量为20wt%时, 随着烧结温度的升高, 气孔率逐渐降低, 力学性能有所提高。     

核壳结构硅/多孔炭粉体的制备

以硅粉和酚醛树脂(PR)为原料,采用包混工艺制备硅/多孔炭核壳结构粉体.研究了酚醛树脂和硅粉含量以及老化温度对硅/酚醛树脂前驱体粉体形成能力的影响,并采用X射线衍射、扫描电镜和能谱等手段对粉体进行表征.研究表明,当PR与乙醇的体积比小于1,Si粉与乙醇的质量比小于2,老化温度在30℃～60℃时可以制备出性能良好的前驱体粉体;硅/多孔炭核壳粉体的炭含量随着前驱体粉体酚醛树脂含量的增加而增加;硅/多孔炭核壳粉体的炭壳由酚醛树脂高温裂解形成的树脂炭构成,炭壳的孔则由树脂裂解过程中释放出的大量气体形成.     

原位反应烧结法制备SiC多孔木材陶瓷

以香杉木粉、硅粉和环氧树脂为原料,先低温制成木材陶瓷,然后利用高温原位反应烧结工艺制成了具有原木微观结构的SiC多孔木材陶瓷。TGA研究了木粉和环氧树脂的热分解行为,用XRD和SEM研究SiC多孔木材陶瓷的物相组成和微观结构,用阿基米德法测定SiC多孔木材陶瓷的显气孔率,系统研究了烧结温度和成分配比对SiC多孔木材陶瓷的摩擦学性能的影响。结果显示：SiC多孔木材陶瓷具有类似于原始木材的微观管胞结构;显气孔率随着烧结温度的升高而降低,但随着Si含量的升高而升高;在1600℃下制备的SiC多孔木材陶瓷具有良好的摩擦学性能,后期析出的碳颗粒可以有效降低磨损量。     

不同固溶温度对718合金组织及力学性能的影响

研究了不同固溶温度和保温时间对718合金晶粒度以及力学性能的影响。结果表明:随着固溶温度的提高和保温时间的延长,合金的晶粒度减小;在低于1000℃固溶时,未溶解的δ相使晶粒长大缓慢;高于1050℃固溶时,合金晶粒度随温度的升高迅速增大。随固溶温度的升高,合金室温强度和硬度降低,而塑性和韧性均升高。     

Laminated biomorphous SiC/Si porous ceramics made from wood veneer

Biomorphous SiC/Si porous ceramics with laminated structure are prepared from beech veneer and phenolic resin. The preparation involves carbonization under vacuum and reaction with melted silicon to obtain the biomorphous carbide template. X-ray diffraction confirms that the biomorphous SiC/Si porous ceramics are mainly composed of β-SiC, free silicon and residual carbon. Scanning election microscopy observations indicate a laminated structure and 1–10 μm microporous structures, which suggest retention of the native characteristics of the wood. This paper examines mechanical properties of the final composite in relation to the lamination, porous structure, and free silicon content. The bending strength of the ceramics decreases as the apparent porosity increases. The fracture toughness increases initially with apparent density and then decreases. The fracture toughness load–displacement curve presents a step-like pattern, which suggests that the laminated SiC/Si porous ceramics have high fracture toughness.     

成型温度对多孔SiC陶瓷性能的影响

以包混工艺合成了核-壳结构的先驱体粉体,并引入少量Al<,2>O<,3>,SiO<,2>和Y<,2>O<,3>作为复合添加剂,通过模压成型、炭化和烧结工艺制备了多孔碳化硅陶瓷;研究了成型温度对样品的孔隙率、密度、热膨胀系数、抗弯强度和热震性能的影响.结果表明:成型温度对多孔碳化硅陶瓷的孔隙率、密度、抗弯强度及热震性能均...     

晶须增强氮化硅陶瓷自生复合材料

本文提出了两种制备氮化硅陶瓷自生复合材料的方法:以氟化钙为添加剂,对硅坯体直接进行氮化;经预氮化后的反应烧结氮化硅多孔体,在含酚醛树脂和硅酸乙酯的无水乙醇溶液中浸渍处理后,再经过高温热处理,分别可得到以β-Si₃N₄和β-SiC晶须增强的氮化硅陶瓷复合材料。同时,还对生长条件对晶须的形态,以及自生晶须对氮化硅陶瓷力学性能的影响进行了探讨。     

碳源及添加比例对固相烧结碳化硅陶瓷微观结构及性能的影响

研究了碳的添加量为6wt%条件下, 添加碳源的种类及添加比例对制备的无压固相烧结碳化硅陶瓷的微观结构和性能的影响。结果表明: 采用纯无机碳源(碳黑), 制备的碳化硅陶瓷具有较为细小的碳化硅晶粒结构, 但致密度较低; 添加有机碳源(酚醛树脂)时, 随着其裂解碳添加量的增加, 碳化硅的晶粒逐步长大, 碳在材料中的分布更加均匀, 材料的致密度提高, 力学性能增强。当有机碳源裂解碳添加量达3wt%时, 材料的致密度最高, 并具有最大的弹性模量468 GPa, 断裂韧性达4.65 MPa·m^1/2。当有机碳源裂解碳添加量大于3wt%时, 碳化硅晶粒发生局部异常长大现象, 材料的弯曲强度与断裂韧性进一步增加。同时, 对材料的热扩散系数随碳源添加种类和比例变化的规律也进行了分析与讨论。     

Wear-mechanical properties of filler-added liquid silicon infiltration C/C–SiC composites

A carbon fiber reinforced silicon carbide matrix (C/C–SiC) composites material was manufactured by introducing a filler into the liquid silicon infiltration (LSI) process. The filler consisted of Si:Carbon black = 1:1 mixed with a phenol resin. Use of the filler resulted in a negligible reduction in the residual free Si of approximately 0.7% but increased 15% of reacted SiC amount. Dilatometer and X-ray diffraction (XRD) evaluations also confirmed improved formation of reaction-bonded silicon carbide (SiC) in the matrix. The wear rate was decreased more than 2.5-fold, indicating significantly improved wear-resistance properties. However, flexural strength gradually decreased and fiber damage was observed in fracture surface with increases in filler content.     

凝胶注模成型制备纳米复合多孔氮化硅陶瓷

采用凝胶注模成型两步法烧结工艺,利用纳米碳粉增强,成功地制备出了具有高强度、结构比较均匀并有较高气孔率的氮化硅多孔陶瓷。借助X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线能谱(EDS)、Archimedes法和三点弯曲法等方法对多孔氮化硅陶瓷的微观结构和基本力学性能进行了研究。结果表明:在适当工艺条件下可制成平均强度>100 MPa、气孔率>60%的多孔氮化硅陶瓷。SEM照片显示气孔是由长柱状β-Si₃N₄晶搭接而成的,气孔分布均匀。XRD图谱显示有SiC生成。发育良好的柱晶结构、均匀的气孔分布以及反应生成的SiC微晶是获得高性能的主要原因。      

烧结温度对包混/复合添加工艺制备多孔SiC陶瓷性能的影响

采用包混工艺合成了核壳结构的先驱体粉体,并引入一定量Al2O3、SiO2和Y2O3复合添加剂,通过成型、炭化和烧结工艺制备了多孔碳化硅陶瓷;分析了样品的物相、表面形貌、孔隙率、热导率、热膨胀系数、抗弯强度和抗热震性能。结果表明,在较低的烧结温度下制得了多孔碳化硅陶瓷,在1650℃烧结的多孔碳化硅陶瓷综合性能较好。     

Mechanical behavior of SiCf/SiC composites with alternating PyC/SiC multilayer interphases

In order to tailor the fiber–matrix interface of continuous silicon carbide fiber reinforced silicon carbide (SiC_f/SiC) composites for improved fracture toughness, alternating pyrolytic carbon/silicon carbide (PyC/SiC) multilayer coatings were applied to the KD-I SiC fibers using chemical vapor deposition (CVD) method. Three dimensional (3D) KD-I SiC_f/SiC composites reinforced by these coated fibers were fabricated using a precursor infiltration and pyrolysis (PIP) process. The interfacial characteristics were determined by the fiber push-out test and microstructural examination using scanning electron microscopy (SEM). The effect of interface coatings on composite mechanical properties was evaluated by single-edge notched beam (SENB) test and three-point bending test. The results indicate that the PyC/SiC multilayer coatings led to an optimum interfacial bonding between fibers and matrix and greatly improved the fracture toughness of the composites.     

CVI-iC/TaC改性C/C复合材料的力学性能及其断裂行为

以针刺碳纤维整体毡为预制体,采用化学气相渗透工艺对预制体纤维进行PyC/SiC/TaC的多层复合模式的涂层改性, 然后采用化学气相渗透和热固性树脂浸渍-化进行增密,制备出新型C/C复合材料。对复合材料的微观结构和力学性能进行了研究。结果表明:包覆在碳纤维表面的PyC/SiC/TaC多层结构均匀致密、无裂纹,在C/C复合材料中形成空间管状网络结构;改性后C/C复合材料的抗弯强度和韧性均大大提高, 平均抗弯强度达到522 MPa,断裂位移达到1.19mm;复合材料弯曲断裂形式表现为脆性断裂,经过2000℃高温热处理以后,复合材料的抗弯强度下降,但最大断裂位移增大,弯曲断裂形式由脆性断裂转变为良好的假塑性断裂。