包渗法制备硅化物涂层的结构形貌及形成机理

采用包渗法在C-103铌合金基体上制备MoSi2涂层,通过X射线衍射、扫描电镜和能谱分析等手段研究涂层表面、截面形貌以及氧化后涂层结构变化,并分析硅化过程中涂层的形成机理。研究结果表明：包渗法制备硅化物涂层是通过反应扩散形成的,硅化过程服从抛物线规律;该涂层为复合结构：MoSi2相为主体层;以NbSi2相为主、并含少量Nb5Si3相的两相为过渡区;Nb5Si3相为扩散层。在高温氧化环境下,涂层表面生成致密的非晶氧化层,有效地阻止了氧向涂层内扩散。     

MoSi2电热元件的碳化失效分析

对高温MoSi2发热元件碳化失效行为进行了研究,用XRD、SEM和电子探针对MoSi2发热元件碳化前后的物相构成、组织结构和断口形貌进行了分析比对．结果表明,经渗碳处理后的二硅化钼电热元件表层已经和CO2发生了反应,生成了较多的Mo2C,使得渗层组织变得非常疏松．因此,MoSi2发热元件不适宜在易造成碳化的气氛中使用．     

硅钼混合粉末反应烧结合成MoSi2

系统研究了按Mo-66.6%Si配比的混合粉末反应烧结合成MoSi2的相变过程,并从热力学和动力学的角度给予分析.结果表明,反应烧结合成纯MoSi2的最低温度为1 200℃左右,且由低温至高温相的形成顺序为Mo Si→Mo3Si Si→Mo5Si3 Si→MoSi2.     

反应烧结法制备硅钼化合物

为研究反应烧结方法制备MoSi2及Mo5Si3的可行性和可用性,对Mo,Si混合粉末在无压和热压条件下的反应烧结进行了系统的研究,结果表明:反应烧结法可以制备纯MoSi2和Mo5Si3,其最低反应烧结温度分别为1200℃和1300℃左右,但通过球磨混合粉末的方法可以达到降低粉末反应烧结温度的目的,对于制备Mo5Si3而言,至少可以使反应温度降低100℃;研究也表明Mo-66.6at.%Si混合粉末热压反应烧结制备MoSi2的过程可分为四个阶段。     

反应烧结法制备硅钼化合物

为研究反应烧结方法制备MoSi2及Mossi3的可行性和可用性，对Mo，Si混合粉末在无压和热压条件下的反应烧结进行了系统的研究，结果表明：反应烧结法可以制备纯MoSi2和Mo5Si3，其最低反应烧结温度分别为1200℃和1300℃左右，但通过球磨混合粉末的方法可以达到降低粉末反应烧结温度的目的，对于制备Mo5Si3而言，至少可以使反应温度降低100℃；研究也表明Mo-66．6at．％Si混合粉末热压反应烧结制备MoSi2的过程可分为四个阶段。     

低温固体渗硼的渗层形貌与组织特征

利用x射线衍射仪、电子探针研究了低温固体渗硼的渗层形貌、相组成和元素再分布特征。结果表明,低温固体渗硼的硼化层是由FeB,Fe_2B,Fe_3(C,B),Fe_3(Si,B)等相组成;硼化层的前沿无过渡区,FeB和Fe_2B生长过程中排挤出来的碳和硅没有发生远程扩散,而是就近形成Fe_3(C,B)和Fe_3(Si,B)等形式的含碳和硅的硼化物。     

原位合成SiCp/(Mo,W)Si2复合材料的组织与性能

以Mo粉、W粉、Si粉和C粉为原料,采用原位反应高温热压一次复合工艺制备了不同配比的SiCp/(Mo,W)Si2复合材料。采用光学显微镜、扫描电镜和X射线衍射仪研究了其显微结构,并测定了其力学性能。结果表明,SiCp/(Mo,W)Si2复合材料中的增强相SiC颗粒分布在基体MoSi2的晶界和晶内,WSi2固溶于MoSi2,起到了协同强化的作用,强化效果比单独加入SiC或WSi2更为显著。该种复合材料的抗弯强度最高达到592 MPa,断裂韧性达到5.9 MPa.m1/2,维氏硬度达到19.4 GPa,分别比相同工艺制备的纯MoSi2提高了约5倍、2.1倍和2.2倍。     

表面机械研磨/异步轧制无取向硅钢薄带的渗硅行为

对w（Si）=3%无取向硅钢进行表面机械研磨处理（SMAT）和异步轧制（CSR）,获得表面纳米结构,再进行550～650℃、4 h固体粉末渗硅处理,用透射电镜（TEM）、扫描电镜（SEM）和X射线衍射仪（XRD）研究表层组织演变。结果表明：经过SMAT后,w（Si）=3%无取向硅钢表面形成了等轴状、取向呈随机分布的、晶粒尺寸为10 nm的纳米晶组织;异步轧制后,表面纳米晶组织保持不变;550～650℃、4 h渗硅处理后,SMAT＋CSR样品表面形成化合物层,其厚度随着温度的升高由17μm增加到52μm;化合物层由Fe3Si和FeSi相组成.     

基于普通纸张的蜂窝陶瓷载体材料的设计与性能研究

以普通纸张为原料,采用凝胶-溶胶技术对纸张进行处理,并通过折叠、粘贴等仿生设计,经低温炭化、高温碳热还原反应及气相渗硅等方式制备出SiC/Si蜂窝陶瓷载体复合材料.采用XRD、SEM、TEM和三点弯曲等分析测试手段对其相组成、微观结构和力学性能进行分析.结果表明,陶瓷纸炭化以后为非晶态的碳;经真空炉烧结后的相组成为β-SiC相、Si相和残留的C相.三点弯曲实验表明,SiC/Si陶瓷复合材料的强度超过200MPa.多孔碳化硅的气孔率随着排硅时间的增加而增加,其强度和韧性随着排硅时间的增加而减小.     

AISI3O4表面Fe3Si型过渡金属硅化物渗层结构缺陷初探

利用NaCI：KCI：NaF=2：2：1（摩尔比）的碱金属卤化物混合体系为载体,Na2SiF6：Si=8：2粉末为渗硅剂,SiO2为助渗剂,800℃下渗硅5h可实现在AISI3O4不锈钢表面形成Fe3Si型硅化物渗层．采用万能材料试验机进行轴向拉伸试验,用附带能量色散谱仪的扫描电子显微镜进行断面分析．结果表明,渗层中的大空洞为包盐孔洞．     

硅基聚晶金刚石的性能与物相分析

对3种硅基聚晶金刚石的物理性能和物相结构进行了分析,研究了其在磨耗比、体积密度、显微硬度等性能方面的差别及在物相结构上的差异。研究发现,硅基聚晶金刚石的粘结剂主要为Si、Ti等碳化物形成元素,通过与金刚石反应可形成结合牢固的金刚石-碳化物复合材料。聚晶材料的性能受多种因素影响,石墨化和粘结剂残留等均会影响材料的整体结合能力,降低材料综合使用性能。     

多层薄膜二次电子发射特性的理论研究

为提高硅基微通道板(silicon-based microchannel plate,Si-MCP)的增益特性,提出采用复合发射层结构取代常规的单发射层结构以改善微通道内壁的二次电子发射特性.计算了Si O2/Si、Al2O3/Si、Mg O/Si双层薄膜在不同厚度下的二次电子发射系数与初电子能量的关系曲线,并对结果进行了比对验证.该计算结果对设计制作硅基MCP具有一定参考价值.     

Si含量对铝硅镀层热成形前后镀层结构与表面形貌的影响研究

通过在铝硅镀液中调整Si的含量,研究了不同Si含量对铝硅镀层热成形前后镀层结构与表面形貌的影响.结果表明:不同Si含量对铝硅镀层热成形前的镀层结构与表面形貌影响不大,镀层由内外两层构成,外层为含有一定固溶Si的纯Al层并夹杂有少量的柱状的τ6相,内层主要为Fe-Al-Si三元相τ5;不同Si含量明显影响铝硅镀层热成形后的镀层结构与表面形貌,高Si含量的镀层有利于形成Fe-Al-Si三元相呈连续分布的镀层结构,高Si含量的镀层不易形成孔洞,高Si含量的镀层热成形后有利于形成更为粗糙的表面.     

Cr12MoV钢渗硼层中各种元素含量的变化

Cr12MoV钢渗硼层中存在B,C,Al,Cr,Si,Cr,Fe,Mo,V,Mn等元素、B元素在表层含量出现峰值,里层含量下降;C,Si,Al及Cr元素含量在过渡区出现峰值;Fe元素在硼化物层中的含量略低于过渡层及心部;而Mo元素含量几乎没有变化、渗硼层中出现的C,Cr,Mo元素,主要以碳化物形式存在;V,Mn元素主要固溶于碳化物或以碳化物形式被包在硼化物中,含量少;Al,Si主要存在于缺陷处或富碳区中．渗硼层中不合稀土元素．     

Cr15Mn18Mo2.5Nb双相钢固溶渗氮动力学

采用管式气氛炉,在1100～1200℃、N2气压强为0.1 MPa、渗氮时间为8～24 h的工艺条件下,对Cr15Mn18Mo2.5Nb双相钢进行固溶渗氮处理。采用光学显微镜、显微硬度仪和X-射线衍射仪对渗氮层显微组织、厚度及物相组成进行了测试和分析。研究结果表明:Cr15Mn18Mo2.5Nb双相钢固溶渗氮前为铁素体-奥氏体双相组织,渗氮后渗层组织转变为全部奥氏体组织。在1200℃,气氛压力为0.1 MPa、渗氮时间为24 h的工艺条件下渗氮最高硬度可达312 HV,渗层厚度最高达到1.45 mm。对Cr15Mn18Mo2.5Nb钢固溶渗氮结果进行扩散动力学研究,结果表明在上述工艺条件下其固溶渗氮扩散激活能为101.54 kJ/mol。     

纯碳坯渗硅制备反应烧结碳化硅的研究

以石油焦粉制备纯碳素坯高温渗硅的方法制备了反应烧结碳化硅陶瓷。研究表明 ,素坯的碳含量 (或孔隙率 )对材料的最终物相组成有决定性的影响 ;合成 Si C时的热效应以及反应过程中的体积效应 ,是影响石油焦坯体烧结的根本原因 ;烧结时间短使晶粒细化 ,是材料强度提高的主要原因。 90 %理论碳含量的素坯渗硅后 ,所得材料的密度为 3.0 8～ 3.12 g/ cm3,强度为 (5 5 0± 30 ) MPa     

1600℃Mo-Si-C三元系组元化学势相图及其应用

收集并计算了Mo-Si-C三元系在1600℃下各组元化合物的热力学数据．利用Mo-Si-C三元系在该温度下的平衡相图以及收集计算的该三元系的热力学数据，计算了该三元系中各组元的化学势并作出了相应的化学势稳定性相图．讨论了热力学、物质平衡和动力学原则在固态置换反应原位合成复合材料中的应用．这些原则应用于MoSi2-SiC复合材料的原位合成．可以确定反应起始物的物种和成分．原位合成MoSi2-SiC复合材料的反应起始物为Mo2C和Si，利用Mo-Si-C三元系1600℃下的平衡相图和组元化学势稳定性相图分析了固态置换反应原位合成MoSi2-SiC复合材料可能的反应路径．     

奥氏体不锈钢表面等离子渗锆合金层的抗酸腐蚀性研究

为提高0Cr18Ni9Ti奥氏体不锈钢在特殊应用环境的耐酸腐蚀性能,采用双辉等离子渗金属技术在不锈钢基体表面渗锆,对渗锆合金层的相结构进行检测分析,将奥氏体不锈钢基体试样和表面渗锆试样分别在0.5 mol/LH2SO4溶液、0.5mol/L HNO3溶液、0.5 mol/L HCl溶液进行电化学腐蚀对比试验。结果表明:在H2SO4溶液、HNO3溶液、HCl溶液中,不锈钢基材的相对腐蚀速度分别是渗锆合金层的2.18倍、9.73倍、24.43倍;不锈钢基体表面腐蚀较为严重,而渗锆合金层表面仅出现轻微的局部腐蚀坑。奥氏体不锈钢表面渗锆后,渗锆合金层中合金元素呈梯度分布,且腐蚀时在表面形成了一层致密的氧化锆钝化膜,因而其抗酸腐蚀性能相对基体大幅提升,在HCl溶液比在H2SO4溶液和HNO3溶液中耐蚀效果更明显。     

纸叠层设计制备SiC/Si层状陶瓷研究

针对层状陶瓷复合材料制备工艺复杂且制备成本高的不足,提出了一种无需预先成型基片,且在常压烧结工艺下制备层状陶瓷复合材料的新工艺.采用原位反应法,以纸为原料,通过叠层设计、低温碳化和高温渗硅反应制备了具有层状结构特征的SiC/Si陶瓷复合材料.并采用XRD、EDS和显微镜对材料的组成和微观结构进行分析.结果表明,叠层纸碳化后成为含有层状结构特征的碳骨架,渗硅后得到的SiC层与Si层交替排列的具有明显层状结构特征的SiC/Si层状陶瓷复合材料.并揭示了叠层纸制备SiC/Si层状陶瓷复合材料中Si/C界面的反应机理,Si/C界面的反应是一个扩散反应的过程.     

硅铝比对MWW层状结构分子筛的物相、结构及酸性的影响

采用动态水热合成方法合成了具有不同硅铝比的MWW层状结构分子筛,分别制得MCM-22和MCM-49分子筛,采用XRD、N2吸附-脱附、NH3-TPD和FTIR等技术研究了硅铝比对MWW层状结构分子筛的物相、结构及酸性的影响.结果表明,采用动态水热合成方法制得了高结晶度的MWW结构分子筛,当原料硅铝比(Si/Al)在17.5～30之间,所得晶化产物为MCM-22分子筛;当原料硅铝比为12.5～15时,所得晶化产物为MCM-49分子筛.样品表面强酸中心和弱酸中心的酸量随着硅铝比的增加而降低,B酸量在总酸量中所占比例逐渐减小.在硅铝比为12.5～25范围内,酸强度基本保持不变;当硅铝比升至30,酸强度减弱.