SiC陶瓷常压烧结研究

研究了ＳｉＣ粉末粒度、助剂Ａｌ２Ｏ３＋Ｙ２Ｏ３加入量和Ａｌ２Ｏ３与Ｙ２Ｏ３的配比等因素对ＳｉＣ陶瓷材料性能的影响。结果表明，添加Ａｌ２Ｏ３＋Ｙ２Ｏ３助剂可实现ＳｉＣ陶瓷的低温（１８５０℃）常压烧结。ＳｉＣ粉末粒度是影响可烧结性的重要因素之一，助剂加入量为２０％，Ａｌ２Ｏ３与Ｙ２Ｏ３之比为１：１时材料性能较好。     

SiC烧结的研究进展

回顾了 50年来SiC烧结领域研究所取得的成果 ,在这些成果的基础上 ,探讨了SiC固相烧结及液相烧结的烧结机理 ,并对不同烧结条件下 ,SiC烧结体的微观结构及物理化学性能进行了比较。在回顾和总结过去成果的基础上 ,结合研究现状 ,对该领域研究发展的趋势进行了展望     

反应烧结SiC陶瓷的研究进展

反应烧结是SiC陶瓷的一种重要制备工艺.本文分析了传统反应烧结工艺制备SiC陶瓷的不足,介绍了一些新型制备工艺;讨论了其烧结机理.并提出一些相关思考及展望.     

核反应堆用碳化硼芯块常压烧结工艺研究

以核级碳化硼粉为原料,酚醛树脂作粘结剂与助烧剂,用钢模成形方法制备出碳化硼生坯,在碳管炉中用常压烧结方法在2250℃保温40 min,制备出高温气冷堆控制棒用碳化硼环形芯块。用化学分析方法分析了原料粉与碳化硼烧结体的化学成分,用排水法对芯块的密度进行测试,研究了碳质量分数对碳化硼芯块密度的影响,用扫描电镜对生坯与芯块的微观结构进行研究,对1:1大尺寸碳化硼芯块的变形量进行统计。结果表明:碳对碳化硼具有很好的助烧作用,碳化硼的密度随碳含量的增加而增加,当碳质量分数为5%时,最高密度达到2.35 g/cm~3;碳掺量为3%时,制得的1:1碳化硼芯块的密度为2.0 g/cm~3,化学成分等各项指标均满足反应堆用核级碳化硼芯块的技术条件要求。     

液相烧结SiC陶瓷的微观结构

采用Al₂O₃、Y₂O₃为助烧剂,液相烧结获得了致密的α-SiC和β-SiC陶瓷,并研究了SiC了烧结体的物相组成和微观结构.实验结果表明,Al₂O₃,Y₂O₃原位形成了YAG,材料以液相烧结机制致密化,α-SiC通过溶解和再析出机制,促进晶体生长,并形成\     

钼粉对烧结制品表面性能的影响

本文结合国内外发展现状对钼烧结制品表面加工性能与钼粉之间的关系进行系统探讨。根据不同粒度、分散性钼粉对烧结坯、表面粗糙度、激光反射率的影响分析得出细粒、均匀、分散的钼粉是提高钼烧结晶表面性能的重要保证。     

烧结温度对反应烧结碳化硅组织与性能的影响

本文研究了1450、1550、1650℃不同烧结温度制备的反应烧结SiC材料的密度、硬度、抗弯强度、显微组织、显微硬度及断裂行为。结果表明:烧结温度对材料密度影响较小。低温反应烧结的SiC晶粒的晶体结构不够完整,存在亚晶界等缺陷,晶粒强度较低,烧结材料的硬度和抗弯强度较低。高温反应烧结的SiC晶粒的晶体结构完整性增加,晶粒强度较高,烧结材料的硬度和抗弯强度较高。因此为了提高反应烧结碳化硅的力学性能,应该适当提高烧结温度或延长烧结时间。     

用Ni＋Ti粉坯热压反应烧结连接SiC

用Ni＋Ti粉坯作为焊料，采用热压反应烧结连接法连接SiC陶瓷，研究了焊接温度、保温时间、连接压力和压坯厚度对试样连接强度的影响规律。在本文所述试验范围内，确定的最佳工艺为：连接温度1100℃，保温时间20min，焊接压力12．7MPa，焊料压坯厚度0．3mm，所得连接件的相对抗弯强度为53％。微观结构和XRD物相分析表明：在Ni＋Ti粉坯与sic陶瓷接合界面处，发生了元素的互扩散和界面反应，在适当的工艺条件下，接头界面具有在NiTi、Ni3C、Ni16Ti6Si7混合物的基体中弥散分布TiC相的微观组织，借助于主要基体相NiTi的韧性和与母材SiC晶格匹配良好的TiC可以实现有效的界面结合。     

反应烧结制备TiC-Ti3SiC2梯度材料

采用Ti、Si、TiC粉末为原料,通过放电等离子反应烧结制备TiC-Ti<,3>SiC<,2>梯度功能材料.采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和能谱分析(EDS)等手段,分析梯度材料的相组成和微观结构特征.结果表明,采用放电等离子烧结,升温速度为100℃/min时,在1 350℃保温15min、加压40MPa...     

放电等离子烧结Ti_3SiC_2/金刚石复合材料的组织结构与磨削性能

采用Ti_3SiC_2粉体和不同粒度的金刚石颗粒为原料,通过放电等离子烧结制备Ti_3SiC_2结合剂/金刚石复合材料,研究金刚石粒度与烧结温度对该材料的物相组成、显微形貌以及磨削性能的影响。结果表明,烧结过程中,Ti_3SiC_2分解生成Si与TiC_x。当金刚石粒度较细(W20)时,金刚石表面的C元素与TiC_x充分反应,生成厚度约为1μm的TiC过渡层,Ti_3SiC_2结合剂/金刚石复合材料中存在许多孔隙,烧结温度为1 200~1 400℃时,该材料的主相是TiC_x,TiC和Ti_3SiC_2,当温度升高至1 500℃时,主相为TiC,含有少量Ti_3SiC_2;金刚石粒度较粗时(30/40,120/140目),在1 200℃温度下烧结的复合材料的主相均为Ti_3SiC_2与TiC_x,1 500℃下烧结时,含30/40目金刚石的复合材料主相为TiC和Ti5Si3,含少量Ti_3SiC_2,含120/140目金刚石的复合材料主相为TiC,含少量Ti_3SiC_2。用粒度为120/140目的金刚石颗粒制备的Ti_3SiC_2结合剂/金刚石复合材料的磨削性能最好,当烧结温度为1 400℃时,磨耗比达到6 857。     

无压烧结SiC陶瓷研究进展

高硬度、高强度、耐腐蚀、耐磨损和高弹性模量等特性使SiC陶瓷成为航空航天、电力电子和机械工业等领域不可或缺的材料。然而SiC陶瓷超高的合成温度和难以烧结致密的特性限制了它的生产。近年来随着SiC陶瓷烧结机理的深入研究及添加剂的多样化,采用无压烧结工艺制备高性能SiC陶瓷材料已逐渐成为最常用的方法。本文主要阐述了近年来无压烧结SiC工艺添加剂的研究进展,综述了添加剂及其用量、烧结温度和时间对无压烧结SiC陶瓷性能的影响。     

CuSn15和Fe对无压烧结金刚石工具胎体性能的影响

本文将Fe粉,Cu Sn15液相添加到自行制备的超细合金粉A中通过无压烧结制备金刚石工具的胎体试样块,研究了不同含量的Fe粉,Cu Sn15液相对胎体的相对密度、硬度及抗弯强度的影响。结果表明:在烧结温度为875℃、保温时间为60 min的无压烧结工艺下,添加不同含量的Cu Sn15液相及Fe粉对胎体的烧结力学性能有着重要的影响。含Cu液相的最佳添加量为7%(本文所有含量为质量分数,下同),Fe粉的最佳添加量为10%,此时,胎体的相对密度为98.46%,硬度(HRB)为101.5,抗弯强度为1 103.82 MPa。     

无压烧结制备透辉石增韧补强氧化铝基结构陶瓷材料

采用温度梯度无压烧结工艺制备了透辉石增韧补强Al2O3基结构陶瓷材料,探讨了其烧结致密化特性,对无压烧结后材料的硬度、断裂韧度和抗弯强度进行了测试和分析;分析了复合材料力学性能随透辉石含量变化的关系;探讨了复合材料断面断裂方式的变化对其力学性能的影响.与纯Al2O3相比,透辉石/ Al2O3复合材料的力学性能得到明显提高,其中AD3[97% Al2O3 + 3%(体积分数)透辉石]综合力学性能较好,其硬度、抗弯强度和断裂韧度分别为15.57 GPa、417 MPa和5.2 MPa·m1/2.力学性能提高的主要原因是添加相与Al2O3基体之间界面反应的发生以及透辉石对复合材料的晶粒细化效应.     

SiC颗粒特性对无压熔渗SiCp/Al复合材料热物理性能的影响

采用粉末注射成形-无压熔渗相结合技术制备出了电子封装用高体积分数SiCp/Al复合材料.重点研究了SiC粒径、体积分数以及粒径大小等颗粒特性对所制备复合材料热物理性能的影响规律.研究结果表明,SiCp/Al复合材料的热导率随SiC粒径的增大和体积分数的增加而增加;SiC粒径的大小对复合材料的热膨胀系数(CTE)没有显著的影响,而其体积分数对CTE的影响较大.CTE随着SiC颗粒体积分数的增加而减小,CTE实验值与基于Turner模型的预测值比较接近.通过对不同粒径的SiC粉末进行级配,可以实现体积分数在53%~68%、CTE(20~100℃)在7.8×10^-6~5.4×10^-6K^-1、热导率在140~190W·m·K^-1范围内变化.     

W对自由烧结型铁基金刚石工具胎体性能的影响

以专用于自由烧结型金刚石工具胎体的亚微米级铁基合金粉末为主要结合剂,添加金属W(添加量为0~12%,质量分数),采用自由烧结工艺制成金刚石工具胎体和金刚石/胎体试样,对胎体进行力学性能测试和断口形貌分析,并用金刚石工具进行磨削试验。结果表明,随W含量增加,胎体的相对密度及强度均下降;添加6.0%W可明显提高胎体对金刚石的把持能力,并提高胎体硬度,但随W含量进一步增加,把持能力下降,同时胎体硬度降低;W在胎体内虽然可生成强碳化物,但在自由烧结过程中起不到强化胎体的作用,反而降低胎体的韧性,尤其是当胎体中添加12.0%W时,胎体内孔隙明显,强度大幅下降;与不添加W的胎体相比,添加8.0%W时,虽然金刚石工具的锋利度有所下降,但耐磨性提高。     

Etching Study of SiC Wafers

SiC substrates grown by the sublimation method still have high densities of structural defects such as dislocations, micropipes, low-angle grain boundaries, macrodefects and polytypes. Wet etching was effectively used to study the defects of SiC. Etch pit shapes of defects and their origins were discussed. Most of the defects originate in the initial growth stage. Thus to optimize the early growth conditions especially the temperature distribution is a crucial problem.     

SiC颗粒的氧化行为研究

研究了SiC颗粒氧化前后的微观形貌及元素变化,SiC颗粒氧化增重趋势及其影响因素。结果表明:氧化反应使SiC颗粒形貌发生很大改变,对SiC颗粒有钝化作用,使其失去了很尖锐的边角,更趋于圆滑;氧化后SiC颗粒表面有SiO_2生成;氧化前期SiC氧化增重随氧化时间的延长和氧化温度的升高而呈线性关系增加,氧化速度主要受界面化学反应速率影响,氧化后期氧化增重缓慢,受O_2和CO等在表层氧化膜中的扩散速率控制。并提出了一种简单估算SiC颗粒氧化层厚度的公式。     

SiC的添加对AlN/Mo/SiC复合陶瓷的制备和性能影响探究

以氮化铝(AlN),钼(Mo),碳化硅(SiC)为原料,采用放电等离子烧结的方式,在1700℃,30 MPa制备出致密度高达98.5％的SiC添加的AlN/Mo复合陶瓷.采用XRD,FESEM,Agilent4284型LCR自动测试仪,网络分析仪及激光导热仪对样品的微观形貌,导电性能,介电性能和热导率进行了测试分析.研究结果表明:采用放电等离子烧结工艺,在较低的温度下可以制备出组织致密均匀的AlN/Mo/SiC复合材料,但随着SiC添加含量的增加,当SiC的体积含量占到总体的60％时,复合材料的致密度又会出现明显的下降.添加SiC后,相对于AlN/Mo复合陶瓷,复合材料的电阻率得以进行有效的控制,不会出现非线性突变-渗流现象,而是在一定的范围内缓慢下降.在26.5～40.0 GHz下复合材料的介电常数和介电损耗均随着SiC含量的增加而增加.复合材料的热导率随着SiC含量的增加而下降:当致密度高于某临界值时,其热导率主要受SiC含量及其分布状态的影响,随着SiC含量的增加呈缓慢下降的趋势;而当致密度低于临界值后,致密度成为热导率的决定性因素,使得复合材料的热导率随着致密度的降低快速下降.     

SiC的光谱特性研究

综合分析了３Ｃ－ＳｉＣ、４Ｈ－ＳｉＣ和６Ｈ－ＳｉＣ的光致发光谱,总结了它们的光谱特性,特别分析了ＳｉＣ结构中的不等价晶位对ＳｉＣ的光致光谱的影响。