SiC晶须的显微结构

用分析电镜研究ＳｉＣ晶须的显微结构，按结构特征ＳｉＣ晶须分为一维无序结构和呈竹节状两类。ＳｉＣ晶须具有分叉现象，一种是在一个主干上长出几个分支，另一种由一段双晶和分叉成两支晶须两部分组成。ＳｉＣ晶须双晶互为｛２２１｝孪晶关系，孪晶界面平行于基体的（００１）Ｍ；研究了ＳｉＣ晶须的热稳定性，发现α－ＳｉＣ的热稳定性更好些。     

含氢硅油制备SiC晶须的研究

以高含氢硅油为原料,在石墨基体上生长出SiC晶须。主要研究石墨基体的表面状态和加热温度对SiC晶须生长的影响,探究SiC晶须形成过程。影响SiC晶须形核和生长的主要因素为热处理温度,随着热处理温度的升高,SiC晶须的结晶产量也相应增高。石墨基体的表面状态对SiC晶须的形成也有一定的影响,随着石墨基体缺陷提供形核点的增多,SiC晶须的结晶产量提高,并且出现相互搭接的现象。SiC晶须的形成过程分为形核和生长两个部分,低温形核,高温生长,遵循VLS(气-液-固)生长机理。     

SiC晶须-Al_2O_3复合陶瓷显微结构的电镜研究

本文采用 X 射线衍射、扫描电镜、分析电子显微镜和高分辩电镜,研究了热压复合SiC-A1_2O_3陶瓷的相组成、晶须、晶须-基体界面间的显微结构。结果表明,复合陶瓷中的晶须为15R 型 SiC,基体为三方晶型的α-Al_2O_3。晶须内有大量的层错和孪晶;晶须-基体界面间存在一个过渡层,并有一定的取向关系。扫描电镜对样品断口的研究表明,存在晶须拔出和裂纹偏转两种增韧机制。     

SiC晶须制备工艺的研究

实验以高含氢硅油(H-PSO)为原料, 在石墨材料表面制备SiC晶须, 利用“正交试验法”以结晶率为指标, 研究热处理温度(T)、保温时间(t)、保护性气氛流量(f)和基体孔隙率(P)这四个因素对SiC晶须生成的影响。通过扫描电镜、透射电镜、拉曼光谱及X射线衍射等测试手段, 分析了SiC晶须形貌及结构特点。实验结果表明, 热处理温度是影响SiC晶须生成最重要的因素, 其影响程度远远大于其他参数, 其次是气流量、孔隙率和保温时间。安全流量范围内, 较高的气流量使SiC晶须生成反应充分进行; 较小的孔隙率有利于SiC晶核的长大; 高的热处理温度及长的保温时间能促进SiC晶须的继续生长。SiC晶须是以SiC晶相为核, 以硅的氧化物为壳的核壳结构。     

活性炭块诱发SiC晶须生长的研究

以含氢硅油为前驱体,选用3种不同的活性炭块(1cm×1cm×1cm)为基体,经交联、制粉、包埋,氩气保护下烧结制备SiC晶须(SiCw)。对含氢硅油的交联工艺进行了研究,以正交试验法研究交联温度、保温时间、催化剂含量、交联剂含量对含氢硅油交联程度的影响。结果表明,交联温度是影响含氢硅油交联度的主要因素;其次依次是保温时间、催化剂含量、交联剂含量。在不同基体的诱导研究中,石墨基体表面生成的晶须较平直,另外两种基体未见均匀分布且长直的SiC晶须生成。SiC晶须的产生是由基体的表面缺陷引发,较低温度下晶须头部液滴的存在说明其生长机制符合VLS机制。     

热蒸发工艺中碳源微观结构对SiC晶须生长的影响

通过高温热蒸发硅粉工艺,以鳞片石墨、膨胀鳞片石墨、纳米炭黑和微米炭黑为碳源制备SiC晶须,研究了碳源结构对SiC晶须生长的影响。采用X射线衍射、扫描电镜和透射电镜等手段对不同碳源和制得样品的微观形貌和结构进行表征。结果表明:SiC晶须更容易在膨胀鳞片石墨和纳米炭黑表面生长,碳源具有乱层堆垛石墨结构和合适的晶粒尺寸是SiC晶须生长的决定性因素。     

SiC 晶须含量对 SiCw/2024Al 复合材料性能的影响

本文采用粉末冶金法制备了 SiCw/2024Al 复合材料,并对其性能及微观结构进行了研究。试验表明:这类复合材料具有可设计性,通过改变 SiC 晶须的加入量可获得不同的力学和物理性能。这类复合材料具有良好的高、低温性能及热稳定性。在 SiC 晶须的界面处存在θ(Al_2Cu)沉淀相的析出。     

稻草制备SiC晶须

以废弃的稻草为原料,在1300～1400℃的氩气保护条件下制备SiC晶须。研究反应温度、反应时间、催化剂对SiC晶须制备的影响和反应机理。结果表明,SiC晶须在1350℃时生长最好;SiC晶须温度控制在1350℃左右为宜,采用先高温成核再低温保温的加热方式,反应时间控制在2h;碳化硅晶须主要以β型为主,同时含有少量α型SiC晶须。晶须以竹节状居多,晶须直径为10～200nm之间,长径比>10。用Fe粉和H3BO3作催化剂所生成的晶须较多,但其长径比较小。反应机理主要是VLS机理,以废弃稻草为原料制备SiC晶须为稻草应用提供了一种新的途径。     

滑板中原位生成SiC晶须的制备机理

本文以滑板为研究对象，采用硅微粉和碳黑为原料，其混合物在氩气气氛下，于1400-1650℃范围内进行热处理。结果表明：这个系统生成的SiC晶须在低温阶段是为气-固反应为模型，生长的SiC晶须呈直杆状和哑铃状。随着热处理温度升高，SiC晶须生长机理由气-固模型转变为气-液-固模型。     

聚丙烯/镁盐晶须复合材料的形态结构与性能研究

采用哈克单螺杆挤出机制备了聚丙烯/镁盐晶须复合材料,着重研究了增容剂聚丙烯接枝马来酸酐(PP-g-MAH)对复合材料的晶体结构与球晶形态、结晶和熔融行为、热稳定性以及力学性能的影响。研究表明镁盐晶须具有明显的诱导β-晶型的异相成核作用,使聚丙烯结晶温度大幅度提高,球晶尺寸细化。增容剂的加入改善了树脂与晶须的界面性能,界面粘结作用明显增强,提高了拉伸强度和冲击性能,并进一步提高了结晶温度和晶须的成核能力,但降低了β-晶型的含量,不利于β-晶型的生成。     

哑铃形碳化硅晶须的微观结构分析

利用透射电子显微镜观察和分析了仿生哑铃形碳化硅晶须的微观结构。这种碳化硅仿生晶须由成分和结构均不相同的两部分构成：中间是直杆状碳化硅晶须。在晶须上包裹着非晶态的念珠小球。由于成分组成的不同,念珠状小球具有均匀的和不均匀的两种微观结构;由于在其中存在大量的微孪晶、堆垛层错等缺陷,直杆状晶具有一维无序、竹节状等复杂的微观结构。在具有不同微观结构和形貌的直杆状晶须上,念珠状小球的开关和分布也有所不同。念球状小球中单质Ｓｉ的含量是影响仿生晶颜色的主要因素,Ｓｉ含量越高则仿生晶须的颜色越深。仿生晶须的生成过程是：先由气相反应生成直杆状碳化硅晶须,然后在直杆状碳化硅晶须上沉积生成非晶态念珠状小球。     

激光照射原位生成SiC晶须时粘结剂对晶须的影响

进行了含粘结剂和不含粘结剂的SiC纳米颗粒激光照射原位生成SiC晶须的比对试验,用X射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)分析了晶须的相组成和微观形貌,研究了粘结剂对生成晶须的影响。结果表明,在适当的激光参数下,不含粘结剂和含粘结剂的样品中均有晶须生成,不含粘结剂样品中晶须数量较少,而含粘结剂样品中晶须数量众多,且尺寸、形态各异。SiC纳米颗粒中掺入粘结剂可大幅度提高SiC晶须的生成数量,但并不影响晶须的纯度。     

泡沫碳化硅陶瓷表面原位生长碳化硅晶须

采用固相和液相反应法在泡沫碳化硅陶瓷骨架表面原位生长碳化硅晶须,研究了催化剂和反应温度的影响．结果表明,催化剂氯化镍的作用使硅与碳直接反应生长出细长的碳化硅晶须．在适当的反应温度下生长的碳化硅晶须的表面光滑,线径比较大,有少量的呈弯曲状或竹节状;反应温度过高使得硅晶须的缺陷较多．在泡沫碳化硅陶瓷骨架的表面原位生长出碳化硅晶须属于LS生长机理．具有表面晶须的碳化硅陶瓷以深床体积过滤的方式用于过滤柴油机汽车尾气中的碳颗粒,表面晶须既能提高泡沫陶瓷过滤器的过滤能力,又有利于过滤器的再生．     

哑铃形碳化硅晶须生长的机理

研究了仿生哑铃形碳化硅晶须的生长机理，发现组成仿生晶须的念珠状小球与直杆状碳化硅晶须的生成过程是相对独立的，而且念珠状小球在直杆状晶须上的生长位置是一定的，首先，直杆状碳化硅晶须在反应空间中生成，然后由Si,SiO,SiO2等组成的非晶态物质的直杆状晶须上的缺陷位置沉积长大，形成包裹在晶须上的念珠涉球，念珠状小球不仅可以在制备碳化硅晶须的过程中生成，而且能够在已有的碳化硅和钛酸钾等晶须上生成。     

SiC 晶须表面成分和涂层对抗氧化性的影响

用 XPS、BET 和 EPR 方法对五种 SiC 晶须的表面成分、比表面、Si 悬挂键进行了测定。用TG-DTA 方法研究了表面涂层和未涂层的 SiC 晶须的抗氧化性能。结果表明:SiC 晶须的抗氧化性主要取决于起始表面氧含量;在表面涂覆 Al_2O_3,SiO_2和 Mullite 后,SiC 晶须无论是表面抗氧化性和体积抗氧化性均得到显著改善。表面抗氧化性的改善是由于涂层使 SiC 表面 Si 悬挂键减少,而体积抗氧化性改善是由于涂层增加了氧扩散阻力。     

Silicon carbide whisker copper-matrix composites fabricated by hot pressing copper coated whiskers

Copper-matrix SiC whisker composites containing 33–54 vol % SiC whiskers and with < 5 vol % porosity were fabricated by hot pressing SiC whiskers that had been coated with copper by electroless plating followed by electroplating. The highest Brinell hardness of 260 was attained at 50 vol % SiC whiskers. The lowest coefficient of thermal expansion (CTE) of 9.6 × 10^–6°C^–1 (at 25–150°C) was attained at 54 vol % SiC whiskers. The composites exhibited lower porosity, higher hardness, higher compressive yield strength, lower CTE, lower electrical resistivity and higher thermal conductivity than the corresponding composites made by hot pressing mixtures of copper powder and bare SiC whiskers.     

电场电炉合成碳化硅晶须的研究

给出了一种低成本合成高纯碳化硅晶须的新方法,采用电场催化技术,在较低的温度(120～1400℃)下合成了直径为100～200nm、长度为5～50μm的碳化硅晶须,研究结果表明,以炭黑和SiO₂微粉为原料在电场电炉中能够合成出高纯度、高含量的碳化硅晶须。     

SiC晶须增韧陶瓷基复合材料及其分散研究

阐述了SiC晶须增韧陶瓷基复合材料的进展，指出晶须增韧过程中遇到的难题；综述了近年来对SiC晶须分散摘要并认为化学键合理论在SiC晶须的分散中是主性的研究及其效果，主要介绍了硅烷偶联剂的化学键合理论和物理作用理论，要的。     

Thermal mismatch stress in SiC whisker reinforced aluminium composite: new measurement method by X-ray diffraction

Abstract

A new X-ray diffraction method for characterising thermal mismatch stress (TMS) in SiC_w–Al composite has been developed. The TMS and thermal mismatch strain (TMSN) in SiC whiskers are considered to be axis symmetrical, and can be calculated by measuring the lattice distortion of the whiskers. Not only the average TMS in whiskers and matrix can be obtained, but the TMS components along longitudinal and radial directions in the SiC whiskers can also be deduced. Experimental results indicate that the TMS in SiC whiskers is compressive, and tensile in the aluminium matrix. The TMS and TMSN components along the longitudinal direction in the SiC whiskers are greater than those along the radial direction for a SiC_w–Al composite quenched at 500°C.     

Fracture behaviour at elevated temperatures of alumina matrix composites reinforced with silicon carbide whiskers

Creep tests were performed on alumina matrix composites containing 9.3,18 and 30 vol % of SiC whiskers. Careful examination after failure showed that the fracture characteristics were dependent upon the microstructure of the material. Whisker pullouts were visible at the fracture surfaces of the composites with 30 and 18 vol % of SiC whiskers due to preferential debonding at the whisker-matrix interfaces, and these composites also developed crack networks due to the propagation of cracks along whisker-free channels between whisker agglomerates. No whisker pullouts or crack networks were visible in the composite with 9.3 vol % of SiC whiskers where the whisker distribution was reasonably uniform.