坩埚石墨化度对SiC单晶生长过程的影响

研究了用改进Lely法制备SiC单晶的过程中坩埚石墨化度对物质传输和晶体生长速度的影响。在不同温度下进行石墨化处理得到了实验所用的坩埚。用XRD方法定量测定了晶体生长前坩埚的石墨化度，并用SEM分析了晶体生长后坩埚内壁的反应情况。实验结果表明，石墨坩埚在SiC晶体生长过程中是一个非常重要的碳源提供者：当坩埚的石墨化程度较低时，晶体的生长速度快，生长速度由生长温度所控制；随着坩埚石墨化程度的提高，晶体生长速度减慢并由坩埚石墨化度所控制；当石墨化度进一步提高的时候，籽晶被碳化，晶体不能正常生长。     

烧结助剂对高气孔率SiC陶瓷结构和性能的影响

由叔丁醇、丙烯酰胺和SiC粉及烧结助剂组成固相含量为10%(体积分数)的陶瓷浆料,采用凝胶注模成型和无压烧结工艺制备多孔SiC陶瓷,研究Al2O3和Al2O3+SiO2这两种烧结助剂体系对多孔SiC陶瓷的气孔率、显微结构和力学性能的影响。结果表明:Al2O3+SiO2复合烧结助剂明显改善SiC陶瓷的烧结性能,与采用单一的Al2O3烧结助剂相比,SiC样品的烧结温度和莫来石的生成温度均降低50℃左右;两种不同的烧结助剂制成的试样中的气孔均呈很窄的单峰分布,中位孔径为2μm左右;随烧结温度的升高压缩强度增大,而气孔率变化不大;以Al2O3+SiO2为烧结助剂、在1 400℃烧结的试样的气孔率和强度分别达到70.57%和17.74 MPa。     

钛/不锈钢焊接界面金属间化合物的生成动力学

对TA2/316L焊接接头分别进行350～900 ℃、保温30～120 min的真空热处理,利用SEM、EDX及热力学、动力学等分析手段研究了热处理后界面反应物的生长过程及规律.结果表明,界面反应物呈层状出现,且随着热处理温度的升高,层状反应物由一层变为多层.动力学计算显示,在900℃以下对TA2/316L接头进行热处理,其界面金属间化合物呈线性增长,界面总金属间化合物生长动力学方程可表示为W=1.15×106exp(-50.93 kJ·mol-1/RT)t1/2.     

亚微米SiC粉体的氧化过程

从热力学和动力学角度研究了亚微米级SiC粉体的氧化过程 ,结果表明 :当温度低于 80 0℃ ,亚微米级的SiC粉体很难在空气中氧化 ;但在较高温度下 (90 0～ 12 0 0℃ )极易氧化 ,且服从抛物线速度方程 ,受氧气通过SiO2 氧化膜的内扩散控制 ,反应的平均表观活化能为 143.4kJ/mol。     

Al4SiC4陶瓷的高温氧化行为

从高温氧化动力学、组织的微观进化及高温氧化机理3部分对Al4SiC4陶瓷在1200℃-1700℃的高温氧化行为进行了系统的研究。研究结果表明，Al4SiC4陶瓷具有优异的高温抗氧化性能。氧化动力学符合抛物线规律，其氧化活化能经计算为220kJ／mol。XRD及SEM研究结果表明：Al4SiC4陶瓷在1200～1500℃的氧化表面物相为Al2O3和铝硅酸盐玻璃；而高温氧化表面（1600℃～1700℃）的物相由Al2O3，莫来石和铝硅酸盐玻璃构成。由氧化试样横截面观察得知氧化层按其特征的不同分为3个部分：具有较多细小尺寸孔洞的反应层；具有较大尺寸孔洞的中间层和致密的外氧化层。在高温抗氧化机理部分中首先从热力学上计算了氧化过程中各反应的生成焓和吉布斯自由能；然后对高温氧化过程进行了推理和分析；最后根据上述试验及推理结果建立了Al4SiC4陶瓷的高温抗氧化模型。     

Na2WO4和SiCp对2Al2铝合金微弧氧化膜的影响

在质量浓度为40 g/L的Na2SiO3,8 g/L的Na2WO4混合电解液中添加SiCp,在2A12铝合金基体上原位生长微弧氧化陶瓷膜.采用扫描电子显微镜(SEM)、能谱分析仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)分析了陶瓷膜微观形貌、元素含量、相组成,通过数字式覆层测厚仪和摩擦磨损试验检测了氧化膜的厚度和耐磨性.结果表明,Na2SiO3、Na2WO4混合电解液生长的陶瓷膜由α-Al2O3和mullite相组成,膜层较致密,Na2WO4的加入提高了膜层生长速率;添加SiC微粒后,微弧氧化过程中SiC微粒分解,促进莫来石相形成,膜层有较好的耐磨性.     

SiCw/6061Al复合材料无钎剂加压钎焊

提出一种新的钎焊方法－－无钎剂加压钎焊,采用Zn-Al钎料进行了SiCw/6061Al复合材料的焊接试验,研究了温度、压力两工艺参数对接头强度及微观组织的影响规律,并初步分析了辅助工艺－机械刮擦的作用。试验发现,温度和压力是至关重要的钎焊工艺参数,当温度在400－450℃,压力为30MPa时,接头拉伸破坏于钎缝处,强度达到263．3MPa,为母材抗拉强度的85％－90％。采用扫描电镜分析断口,发现其形貌为小韧窝＋准确理＋SiC晶须,还存在被拉伸拔掉的SiC晶须残留的凹坑,这证明了SiC晶须在钎缝中的强化作用。X射线衍射相结构分析表明,断口是由α-Al(Zn)固溶体基体上均匀分布着SiC晶须组成,这同时表明钎缝主要有α-Al（Zn）基体＋SiC晶须组成。     

TiO2-莫来石远红外陶瓷的研究

采用传统的陶瓷制备方法，以TiO2-莫来石系为主要研究对象，研究了不同组分和烧成温度对陶瓷材料的远红外吸收性的影响。试验表明，TiO2-莫来石体系陶瓷材料的远红外吸收性能，随着烧结温度的升高明显降低；TiO2能有效促进材料烧结、降低烧结温度，提高材料的红外吸收性能。     

陶瓷裂纹的修复

以SiC/Al/Al2O3为原料,加入少量Y2O3,通过烧结中SiC,Al粉氧化以及莫来石生成产生的体积膨胀效应,在简单的工艺条件下制备出一种以莫来石为主晶相的膨胀可调陶瓷材料.把这种原料调成一定固相含量的料浆注入陶瓷裂纹中,烧结过程中的化学反应使其与基体结合,同时产生体积微膨胀很好地闭合裂纹,达到修复的目的,从而以低成本获得材料可靠性的提高.     

炭材料高温抗氧化莫来石/SiC复合涂层的制备及其1150℃高温抗氧化性能(英文)

采用化学气相反应及料浆刷涂烧结复合工艺在石墨表面制备高温抗氧化莫来石/SiC复合涂层。XRD物相分析结果显示涂层外层由莫来石及微量SiO2相组成,涂层内层主要由β-SiC相组成。通过高温抗氧化试验研究涂层的高温抗氧化行为并测试涂层氧化后的洛氏硬度。结果表明:所制备的莫来石/SiC复合涂层具有良好的高温抗氧化及热震性能,经过1150℃、109h的高温氧化及12次1150℃→室温的循环热震试验后,涂层试样的质量增加率为0.085%。硬度测试结果表明:所制备的莫来石/SiC复合涂层各层之间具有良好的结合性能。     

碳化硅对莫来石-铝矾土浇注料力学性能的影响

以莫来石、铝矾土为主要原料,铝酸钙水泥为结合系统,分别研究了不同碳化硅含量经过不同热处理温度后对莫来石-铝矾土浇注料性能的影响。试样自然干燥24 h脱模后,再经110℃烘干24 h,在空气中分别于1000℃、1300℃和1500℃热处理3 h。检测各种温度热处理后试样的线变化率、抗折强度、耐压强度和耐磨性能。结果表明,当ω(碳化硅)=10%时,莫来石-铝矾土浇注料经过1000℃和1300℃热处理后的线收缩率出现最小值。由于热处理过程中形成的适量SiO2液相有助于浇注料表面防氧化薄膜的形成,提高了材料的抗氧化性能,防止碳化硅的进一步氧化,保护了碳化硅材料,增大了材料的强度。在本实验条件下,SiC加入量为ω(碳化硅)=10%时,浇注料的力学性能最好。     

氧化钴掺杂双相凝胶中莫来石各向异性生长机理(英文)

对氧化钴掺杂的双相凝胶中莫来石的晶化及各向异性生长行为进行研究,结果表明:氧化钴能够降低双相凝胶的莫来石化温度,促进莫来石的各向异性生长。莫来石晶粒的长径比取决于煅烧条件。氧化钴的掺杂量为3%(质量分数)时,双相凝胶的莫来石化温度降低到1200℃。莫来石的各向异性生长行为符合经验公式G n-G0n=kt,晶粒沿轴向和横向的生长指数分别为3和3~4,生长活化能分别为978和1125 k J/mol。莫来石晶粒沿∥[001]和⊥[001]方向生长速率常数分别为3.4和1.0,晶体生长机理符合二维形核台阶生长机制。     

Anisotropic Grain Growth Mechanism of Mullite Derived from Cobalt Oxide Doped Diphasic-Gels

对氧化钴掺杂的双相凝胶中莫来石的晶化及各向异性生长行为进行研究,结果表明:氧化钴能够降低双相凝胶的莫来石化温度,促进莫来石的各向异性生长。莫来石晶粒的长径比取决于煅烧条件。氧化钴的掺杂量为3%(质量分数)时,双相凝胶的莫来石化温度降低到1200℃。莫来石的各向异性生长行为符合经验公式G n-G0n=kt,晶粒沿轴向和横向的生长指数分别为3和3~4,生长活化能分别为978和1125 k J/mol。莫来石晶粒沿∥[001]和⊥[001]方向生长速率常数分别为3.4和1.0,晶体生长机理符合二维形核台阶生长机制。     

Al2O3-Si原料在还原气氛下的高温物理化学变化过程

以电熔刚玉和单质硅为原料压制成试样,分别在埋碳条件、1400～1600℃高温烧结,获得5个不同温度点合成样品,采用XRD分析技术研究试样的物相演变过程,对Al2O3-Si系原料在埋碳气氛合成过程中的物相变化和反应动力学机制进行了研究.结果表明试样中新生成的物相除了SiC和O'-Sialon外,合成温度在1550℃以下还存在SiO2相,1550℃以上则存在X-Sialon相.其反应过程是金属硅和氮气反应生成Si3N4,金属Si和CO反应生成SiO2和SiC;SiC和Si3N4又分别转化成Si2N2O;同时,Al2O3和Si2N2O固溶合成O'-Sialon.随着合成温度的升高,Al2O3和Si2N2O会进一步固溶生成X-Sialon.CO气体参与反应、合成温度和原料配比是控制Al2O3-Si系原料最终合成产物、产物的生成速度和生成量的重要因素.     

熔盐法制备氧化锆-莫来石复合粉体

以锆英石为原料，采用熔盐合成法制备出了氧化锆-莫来石复合粉体。首先以锆英石和碳酸钠在900℃下煅烧3h制备出Na2ZrSiO5，然后将其与硫酸钠、硫酸铝在1000℃下保温3h制备出氧化锆．莫来石复合粉体。产物经X射线衍射（XRD），扫描电子显微镜（SEM）和透射电子显微镜（TEM）检测，复合粉体中莫来石呈晶须状，直径50～100nm，长度2-5μm。ZrO2呈球状颗粒，直径50～100nm。以该方法制备氧化锆-莫来石复合粉体具有产物纯度高，合成温度低等特点。     

CVD法合成SiC晶须的实验研究

利用简单的实验设备，特殊的金属丝作触媒，以ＳｉＯ２和Ｃ为原料，利用碳热还原反应生成的ＳｉＯ和ＣＯ，通过ＣＶＤ的方法快速合成α－ＳｉＣ晶须，用光学显微镜研究了晶须的生长速度，通过ＴＥＭ研究α－ＳｉＣ晶须的结构和生长方式。讨论了这种方法中α－ＳｉＣ晶须生长的热力学条件，机理及生长动力学模型。     

温度对硫酸钠熔盐中合成莫来石晶须的影响

以硫酸铝和二氧化硅为原料,硫酸钠熔盐作为介质,进行了在不同温度下合成莫来石晶须的试验.利用XRD、DSC、SEM等手段对合成晶须的相组成、结构和形貌进行了研究.结果表明:在800 ℃时莫来石开始成核,900 ℃时大量形成莫来石,1000 ℃合成反应基本完成,1100 ℃以上合成的莫来石开始分解,在1200 ℃时莫来石晶须大部分被分解.莫来石晶须的形貌与尺寸强烈地取决于合成温度.在本实验体系中,当合成反应温度在1000 ℃左右时,可获得直径在50～100 nm,长度约3～8 μm的莫来石晶须.     

烧结温度对莫来石刚玉复相材料微观结构的影响

以铝型材厂阳极氧化废渣和粘土为主要原料研制莫来石刚玉复相材料，探讨不同烧结温度对复相材料的影响，分别采用XRD和SEM表征样品的晶相结构和显微结构。结果表明烧结温度可显著改变样品中晶相的组成和各晶相的相对含量；各样品主要存在莫来石固溶体相和刚玉相两种结晶相，其中莫来石固溶体为主晶相，在不同温度下有两种组成（Al4.544Sil．456O9.728和Al4.59Si1.41O9.70）：随烧结温度的升高，莫来石含量逐渐增多，至1650℃，试样中莫来石含量为100％。扫描电镜下莫来石呈针柱状交织，晶体发育良好，预示得到的材料具有良好的宏观力学性能。     

硬质合金刀具表面过渡层的制备及其性能

采用双辉等离子表面冶金技术在硬质合金铣刀片表面制备了SiC/HfC过渡层,研究了基材温度对过渡层物相、表面和截面显微形貌、显微硬度和结合强度的影响。结果表明,不同基材温度下SiC/HfC过渡层都由WC、Si、SiC、HfC和CoHf相组成;随着基材温度的升高,HfC垂直于(111)晶面的平均晶粒尺寸逐渐增大,过渡层表面粗糙度呈现先减小而后增大,HfC内层厚度和生长速率逐渐增加,而SiC外层厚度和生长速率先增加而后减小;随着基材温度的升高,过渡层表面硬度呈现先增加而后减小的趋势,在基材温度为800℃时取得最大值(2920HV0.1),此时过渡层的结合强度为HF1～HF2级(涂层结合力好),过渡层发生剥落的临界载荷为77N,为适宜的制备SiC/HfC过渡层的基材温度。     

升华法生长大直径的SiC单晶

采用高纯Si粉和C粉在适宜的温度和压力下合成了多晶SiC粉末,在此基础上采用升华法在低压高温下条件下生长了大直径6H-SiC单晶,并根据热力学理论分析了SiC的分解.结果表明,在2 300℃附近的生长温度下,Si,Si2C,SiC2是Si-C热力学平衡下的主要物种,其平衡分压比同组分的SiC物种高出3个量级,因而是升华过程中的主要物种,其质量传输过程直接决定SiC的生长.另外,采用光学显微镜观察SiC单晶中的生长缺陷,分析了缺陷成因,提出了碳的包裹体是微管缺陷的重要来源,而调制掺氮可以抑制部分微管在[0001]方向上的延伸,并在此分析基础上调整生长参数,生长出了高质量的6H-SiC单晶.