填充泡沫Ti/AlSiMg的SiC陶瓷钎焊接头的组织与性能

为丰富SiC陶瓷钎焊所用钎料的设计思路,提出了一种泡沫Ti/AlSiMg新型复合钎料,通过Ti元素的溶入提高钎料与SiC陶瓷之间的界面结合力,利用泡沫Ti与Al基钎料之间的界面反应获得原位增强的钎缝,从而提升接头力学性能. 采用钎焊温度700 ℃、保温时间60 min和焊接压力10 MPa进行SiC陶瓷真空钎焊,利用光学显微镜、扫描电镜、能谱分析、X射线衍射、电子探针和万能试验机对接头组织、成分和性能进行分析,探索泡沫Ti/AlSiMg复合钎料在SiC陶瓷钎焊中的可用性. 结果表明,填充泡沫Ti/AlSiMg复合钎料所得接头结构为SiC/Al/Ti(Al,Si)₃/Ti(Al,Si)₃原位增强Ti基钎缝/ Ti(Al,Si)₃/Al/SiC,断裂发生在铝合金界面层和SiC陶瓷之间,Ti元素的溶入提高了铝合金界面层与SiC陶瓷之间的界面结合力,接头抗剪强度达111 MPa.     

烧结温度对碳化硅-氧化铝陶瓷过滤器性能的影响

采用有机泡沫浸渍工艺制备陶瓷过滤器,探讨了烧结温度对SiC基泡沫陶瓷过滤器性能的影响.结果表明:随着烧结温度的提高,SiC基泡沫陶瓷过滤器的抗压强度和热震稳定性呈现先增加后降低的趋势,当烧结温度为1430℃时两种性能均较高;此时由于在陶瓷中晶粒尺寸均匀、气孔和玻璃相含量较少,并且相中含有较多的莫来石相和较少的方石英相因此其综合性能最佳,此时陶瓷的容重为0.5 g/cm3,抗压强度为2.7 MPa,1100℃-室温热循环次数为27次.     

纳米SiC填料对SiOC泡沫陶瓷性能的影响

以聚硅氧烷为先驱体,采用先驱体转化法及有机泡沫浸渍法相结合制备了SiOC泡沫陶瓷。研究了纳米SiC填料含量对SiOC泡沫陶瓷的抗压强度、孔隙率的影响,并对泡沫陶瓷的微观形貌进行了分析。结果表明：随着纳米SiC填料含量的增加,Si0C泡沫陶瓷抗压强度先升高后降低;在相同的裂解温度下,添加纳米SiC填料可提高泡沫陶瓷的孔隙率。当SiC填料含量达5％时泡沫陶瓷抗压强度达最大值17．8MPa,其孔隙率为88％。微观结构分析显示,SiOC泡沫陶瓷呈三维网状结构,孔径为100～500μm,具有良好的贯通性,且孔筋处结构较为均匀致密。     

SiC膜对ZGO膜耐腐蚀性能的研究

利用中频磁控溅射方法,采用氧化锌镓ZGO（97.5%ZnO＋2.5%Ga2O3）陶瓷靶材和SiC陶瓷靶材,制备了ZGO和SiC/ZGO复合薄膜.考察了制备SiC膜时的沉积时间、氩气压强、基底温度对其耐腐蚀保护性能的影响,同时考察了SiC薄膜对ZGO薄膜功能特性的影响.试验结果表明,提高溅射气体的压力可以增强SiC膜对ZGO薄膜的耐腐蚀保护作用,提高基底温度对提高SiC/ZGO的耐腐蚀性能的效果显著,SiC薄膜的存在对ZGO的红外反射性能有增强作用.基底温度260℃,沉积SiC膜160 s能对ZGO膜起到防腐保护作用.     

ZrB_2+SiC陶瓷高温氧化过程中SiC耗尽层的形成机制研究

ZrB_2+SiC陶瓷在高温氧化过程中会形成一层多孔的SiC耗尽层.本文首先计算了在高温氧化过程中的主要氧化产物.通过对氧化过程中相变机制的分析,利用质量守恒、固体区域体积守恒并结合反应速率方程,研究了SiC耗尽层的形成与演化过程,给出了孔隙率随温度的变化规律.结果表明:氧化过程中生成相的体积膨胀及SiC的初始体积含量是影响SiC耗尽层孔隙率的主要因素.对计算结果的分析解释了试验中发现的在低SiC含量下不出现耗尽层,以及氧化层破坏的现象.     

吹气法泡沫铝泡壁表面氧化膜氧化动力学

在620~710°C范围内,将压缩空气吹入含有陶瓷颗粒的A356铝合金熔体中制备泡沫铝样品。运用AES技术对泡壁表面进行分析,以研究温度对表面氧化膜厚度的影响。根据金属腐蚀学及流体力学原理建立表面氧化膜泡壁氧化动力学模型。从理论上预测不同温度条件下泡沫铝泡壁表面氧化膜的厚度,并与实验值进行对比。结果表明,在620~710°C范围内,考虑上浮过程的模型预测的氧化膜厚度理论值明显高于实验值,而不包含上浮过程的模型预测的理论值与实验值符合较好,且后者能更好地描述泡沫铝泡壁表面氧化膜的氧化过程。研究表明,吹气法泡沫铝泡壁表面氧化膜的氧化速率与温度之间的关系符合Arrhenius公式。     

吹气法泡沫铝泡壁表面氧化膜氧化动力学（英文）

在620~710°C范围内,将压缩空气吹入含有陶瓷颗粒的A356铝合金熔体中制备泡沫铝样品。运用AES技术对泡壁表面进行分析,以研究温度对表面氧化膜厚度的影响。根据金属腐蚀学及流体力学原理建立表面氧化膜泡壁氧化动力学模型。从理论上预测不同温度条件下泡沫铝泡壁表面氧化膜的厚度,并与实验值进行对比。结果表明,在620~710°C范围内,考虑上浮过程的模型预测的氧化膜厚度理论值明显高于实验值,而不包含上浮过程的模型预测的理论值与实验值符合较好,且后者能更好地描述泡沫铝泡壁表面氧化膜的氧化过程。研究表明,吹气法泡沫铝泡壁表面氧化膜的氧化速率与温度之间的关系符合Arrhenius公式。     

近净成形制备SiC/Al复合材料Ⅰ:SiC预成形坯的制备

以微米级的碳化硅粉和石墨粉为原料,采用氧化结合法制备出不同孔隙含量的、适合液态铝无压渗透的SiC预成形坯。研究SiC多孔陶瓷的低温烧结机理和石墨添加量对SiC陶瓷骨架烧结密度和尺寸变化的影响。结果表明：在1 100℃烧结时,碳化硅和石墨粉同时发生氧化反应;SiC氧化产生的结晶态SiO2膜将SiC粉体粘结成陶瓷骨架,石墨氧化去除后形成孔隙;SiC粉体间本征孔隙和石墨去除后留下的孔隙构成三维互连通状态;因SiC氧化导致陶瓷骨架产生4%左右的线膨胀,但坯体不发生形状改变;通过调整石墨含量,能获得孔隙率从0.47-0.63的SiC陶瓷骨架。     

SiC颗粒增强的AZ91D镁合金微弧氧化膜层的结构与性能研究

在硅酸盐体系的电解液中加入SiC粉末,对AZ91D镁合金进行微弧氧化处理.用SEM、XRD分析加入SiC粉末对微弧氧化膜层的表面形貌特征和物相成分的影响.结果表明,加入SiC粉末后微弧氧化膜层表面的微孔变少且直径减小;膜层物相成分中增加了SiC相.在w(NaCl)=3.5%溶液中的电化学腐蚀实验结果表明,加入SiC粉末后所制备的膜层的耐腐性能显著提高.在硅酸盐体系的电解液中加入SiC粉末(浓度为5g/L),频率600Hz、占空比30%、平均电流密度15A/dm<'2>时,可获得耐腐蚀性能较好的微弧氧化膜层.     

高SiC含量的Al基复合材料的制备I:SiC预成形坯的制备

以W28的工业磨料用碳化硅粉和W10的高纯石墨粉为原料,采用氧化结合法制备出孔隙含量分别为38%、48%和61%的SiC预成形坯.研究了SiC多孔陶瓷的低温氧化烧结机理和石墨添加量对SiC陶瓷骨架烧结密度和尺寸变化的影响.研究结果表明:在1100℃烧结时,碳化硅和石墨粉同时发生氧化反应,碳化硅粉体通过自身氧化产生SiO2而焊接在一起,形成陶瓷骨架;石墨氧化去除后形成孔隙;SiC粉体间的本征孔隙和石墨去除后留下的孔隙构成三维互连通状态;因SiC氧化导致陶瓷骨架产生3%左右的线膨胀,膨胀量随石墨含量的增加而增大.     

Fe2O3对SiC基泡沫陶瓷过滤器性能的影响

采用有机前驱体浸渍法制备SiC基泡沫陶瓷过滤器,通过对SiC基泡沫陶瓷过滤器热震性、抗压强度的测试以及显微结构的分析,研究了Fe2O3对泡沫陶瓷过滤器强度和烧结等性能的影响.实验表明:随着Fe2O3含量的增加,泡沫陶瓷过滤器的抗压强度随之增加,而抗热震次数显著减少;Fe2O3的加入能够起到助烧作用,但是过量的Fe2O3会导致烧结体产生过量的玻璃相,Fe2O3的含量应控制在1.5wt%以内.     

三维网络SiC多孔陶瓷增强铝基复合材料的制备

以中间相沥青添加质量分数为50%的Si粉制备的炭泡沫预制体为坯体,在高温感应烧结炉中结合反应烧结工艺制备了SiC多孔陶瓷预制体.利用挤压铸造工艺制备了SiC多孔陶瓷增强铝基复合材料.采用扫描电子显微镜(SEM)观察了SiC多孔陶瓷骨架及复合材料的微观形貌和界面结构,通过X射线衍射分析仪(XRD)对多孔陶瓷预制体物相组成进行了分析.利用阿基米德排水法,测试了多孔陶瓷的孔隙率和复合材料的密度.结果表明:添加Si的质量分数为50%的炭泡沫预制体反应烧结后获得的SiC多孔陶瓷具有三维连续通孔结构,孔筋致密并且具有较高的开口孔隙率.通过挤压铸造工艺制备的SiC多孔陶瓷增强铝基复合材料界面结合良好,无明显缺陷.     

聚合物先驱体组分对SiC/SiBCN复合材料性能的影响

以SiC纤维为增强相,SiBCN复相陶瓷先驱体为浸渍剂,采用聚合物先驱体浸渍裂解工艺制备了SiC/SiBCN复合材料。采用SEM和力学性能测试对SiC/SiBCN复合材料氧化前后组分、形貌及力学行为进行了分析。试验表明,随着SiBCN复相陶瓷先驱体中聚硼氮烷(PBN)含量的增加,先驱体陶瓷产率先增加后降低,SiC/SiBCN复合材料1000℃/20 h氧化后的弯曲强度保留率亦先增加后降低。这主要归因于SiBCN复相陶瓷先驱体中PBN含量的增加有利于先驱体分子交联程度增加,更容易形成稳定的三维网络结构。此外,材料孔隙率以及SiBCN复相陶瓷的氧化行为也成为影响SiC/SiBCN复合材料氧化稳定性的重要因素。     

SiC泡沫陶瓷增强ZL205A铝合金复合材料的制备与性能研究

本实验通过挤压浸渗工艺成功制备了SiC泡沫陶瓷增强ZL205A铝合金复合材料,并研究了不同孔隙率的泡沫陶瓷增强相对复合材料性能的影响。通过微观结构分析,制备的复合材料两相间结合紧密,没有裂纹及其他缺陷产生。多孔陶瓷作为增强相可以有效地细化ZL205A合金的晶粒,多孔陶瓷孔隙率的降低,孔结构越小,合金晶粒越细小。对制备的复合材料进行力学性能测试,复合材料的硬度和抗弯强度最高能够达到127.6HV和415MPa。对制备的复合材料进行摩擦磨损测试,结果表明,连续陶瓷相的存在将铝基体严重的粘着磨损和剥落磨损转变为较轻的磨粒磨损,极大提升了复合材料的摩擦磨损性能,为其用于耐磨领域提供了理论依据。     

不同粒度的碳化硅磨料氧化性研究

本文用热重分析仪、X射线衍射仪和扫描电子显微镜（SEM）研究了两种不同粒度（0．28-104．71μm,39．81～954．99μm）的碳化硅粉体在20-1400℃温度范围内非等温氧化的特性,结果表明：（1）粒度较小的1#试样的比表面积是2#试样的20多倍,1#试样氧化开始温度为560℃,而2#试样的氧化开始温度为870μ,1#试样在1400℃的氧化增重率为2．36％,2#试样的增重率为1．14％。这表明在相同实验条件下,碳化硅粒度越小,活性越高,氧化程度越高。（2）粒度较小的碳化硅氧化产物为方石英。（3）SEM表明SiC表面生成SiO2保护膜可封闭部分气孔,阻止O2向内扩散,为保护性氧化。     

泡沫碳化硅陶瓷表面原位合成Silicalite-1沸石的研究

采用泡沫碳化硅陶瓷作为载体,在其表面制备沸石分子筛涂层.首先,通过聚氨酯泡沫热解结合可控熔渗反应烧结制备泡沫碳化硅陶瓷. 然后通过原位水热合成法在泡沫碳化硅陶瓷表面制备Silicalite-1沸石涂层. 沸石涂层和泡沫碳化硅载体所组成的复合材料具有独特的微孔/大孔结构,高的比表面积和界面结合强度.这种材料将会在催化、吸附/分离领域有广泛的应用前景.     

铸铁用碳化硅质泡沫陶瓷过滤器的制备与性能

使用有机泡沫浸渍工艺制备碳化硅质泡沫陶瓷过滤器,探讨了复合粘结剂的比例、烧结助剂(Al2O3)的加入量及烧结性能。样品的抗压强度与Al2O3的含量之间存在最佳搭配关系,莫来石相的生成是材料强度提高的一个重要贡献因素。采用最佳配方在1400℃制得的碳化硅质泡沫陶瓷过滤器抗压强度达到1.9MPa,样品加热至1100℃,放入15℃水中急冷的热震次数高达15次。     

Anti-oxidation behavior of chemical vapor reaction SiC coatings on different carbon materials at high temperatures

To protect carbon materials from oxidation, SiC coatings were prepared on carbon/carbon(C/C) composites and graphite by chemical vapor reaction. SEM and XRD analyses show that the coatings obtained are composed of SiC grains and micro-crystals. The influence of different carbon substrates on oxidation behavior of coated samples was investigated, and then their oxidation mechanisms were studied. Oxidation test shows that the SiC coated graphite has a better oxidation resistance than SiC coated C/C composites at high temperatures (1 623 K and 1 823 K). In the oxidation process, the oxidation curves of SiC coated C/C composites are linear, while those of SiC coated graphite follow a quasi-parabolic manner. The oxidation mechanism of the former is controlled by chemical reaction while the latter is controlled by oxygen diffusion based on the experimental results. The variation of oxidation behavior and mechanism of SiC coatings on two kinds of carbon substrates are primarily contributed to their structure differences.     

Microstructure transmissibility in preparing SiC ceramics from natural wood

A new technique has been developed to prepare SiC ceramic products from natural wood by C–Si reaction at high temperature. Three typical types of natural wood, i.e. pine, birch and bamboo, were selected as the raw materials. XRD analysis indicated that the SiC ceramic prepared by this technique was multi-phase solid, composed of β-SiC and free-silicon. The cell–pipe–fiber structure of the original wood can be transmitted to the final SiC ceramics. The typical structure (cell, pipe or fiber) is in the scale 20–200 μm, and so the arrangement of small SiC grains in the original location of carbon induces observable microstructure transmissibility. The experiment results showed that this technique is a suitable new method to prepare ceramics with a bionics structure.     

SiCP增强泡沫铝基复合材料的制备工艺研究

将SiC颗粒增强铝基复合材料的制备技术与泡沫铝熔体发泡技术相结合,探索了制备SiC颗粒增强泡沫铝基复合材料的工艺方法。讨论了SiC颗粒与铝基体之间存在的润湿性,界面反应以及SiC颗粒在熔体中沉降等问题,通过选择合适的合金成分,对SiC颗粒进行预处理,采用特定的搅拌和发泡等一系列工艺方案成功地予以解决。在熔体发泡过程中,通过严格控制发泡温度、搅拌速度和搅拌时间等工艺参数,制得了孔隙率基本可调,SiC颗粒和孔洞分布均匀的泡沫铝样品。