SiC改性碳复合材料的微观结构分析和力学性能研究

利用SiC与碳基材料复合，采用原位合成技术制备了一种新型碳陶瓷复合材料。采用XRD和SEM技术分别表征材料的相组成和微观形貌结构，并利用万能材料试验机测试了复合材料的抗压和抗折性能。XRD测试结果表明，SiC改性碳陶瓷复合材料中没有新相产生。由SEM照片分析可知，SiC的掺杂破坏了石墨原有的层片状结构，并在碳石墨材料中观察到颗粒状晶体，随着SiC掺量的增加，散乱分布的晶粒有聚集长大的趋势，造成碳陶瓷复合材料结构的进一步破坏。力学性能测试结果表明，当掺入10％SIC（质量分数）时，材料的抗折强度最大，为58．8MPa；而在SiC掺量为5％（质量分数），其抗压强度达到最大，为157．4MPa。     

SiC 涂层对不同碳基体氧化防护行为的研究

为了提高碳材料的抗氧化性能,采用料浆烧结法在石墨和C/C复合材料上制备了SiC 抗氧化涂层.测试了SiC涂层在1200℃的高温下对不同碳基体的氧化防护能力,利用扫描电子显微镜 (SEM)、X-射线衍射仪(XRD)对涂层结构进行分析.结果表明:SiC涂层对不同碳材料的抗氧化防护行为有很大差异,在1200℃的高温下SiC涂层对石墨具有较好的抗氧化性能,而对C/C复合材料的氧化防护性能较差.     

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.     

反应热压烧结Al4SiC4/C复合材料

以铝粉、石墨粉和有机物聚碳硅烷(PCS)为原材料,采用预裂解及原位反应热压烧结的方法制备了Al4SiC4/C复合材料.通过XRD、SEM及力学分析等测试手段对材料的结构及性能进行了分析研究.对烧结材料的XRD分析结果表明所加入原材料按设计转化为新相.但组织观察表明两相均存在不同程度的团聚现象.Al4SiC4/C复合材料的力学行能随着Al4SiC4含量的增加而逐渐升高.     

碳化硅-碳／碳复合材料表面掺铬碳膜的研究

碳/碳复合材料既有良好的生物相容性,又有良好的力学性能,是一种极具潜力的新型生物材料。为提高其硬度、耐磨性,降低摩擦系数,需对其表面进行处理。本研究先利用包埋法在其表面制备SiC涂层,后利用非平衡磁控溅射技术在SiC涂层表面制备了掺铬碳膜。通过XRD,Raman,SEM,EDAX和XPS对其结构和形貌进行了表征,用MM-200型环块磨损试验机对膜的摩擦学性能进行了测定。研究结果表明:掺铬碳膜在XRD及拉曼光谱上都没有明显的峰,为非晶态结构。碳原子主要为类石墨碳。非晶态掺铬碳膜的摩擦系数约为0.100,比碳/碳复合材料低;磨损率为0.45×10-6mm3·(Nm)-1,也比碳/碳复合材料低。     

热压烧结ZrC-SiC-C_g复相陶瓷的组织与力学性能

以ZrC,SiC,石墨为原料,采用热压烧结法制备了ZrC-SiC-C_g三元复相陶瓷,研究了石墨及其用量对所制备陶瓷材料的微观结构和力学性能的影响.结果表明:石墨的加入有效地促进了ZrC-SiC-C_g复相陶瓷的烧结,在添加约10%(体积分数, 下同)石墨时,密度达到最大.同时复相陶瓷表面随着石墨含量的增加,逐渐变得粗糙,即由于石墨与基体的结合较弱使材料表面出现剥落现象.力学性能分析表明,材料的抗弯强度在石墨含量小于10%时并未明显降低,其断裂韧性随着石墨量的增加呈现先增加后降低的趋势,当石墨含量为10%时,断裂韧性出现最大值4.29 MPa·m~(1/2).材料的断裂方式是沿晶和穿晶断裂相结合.     

多孔SiC陶瓷增强金属基复合材料的制备

采用纸质材料制成三维管状模型,经过纸质模型碳化、反应性渗硅处理获得多孔SiC陶瓷预制体,选择铸造性能好、成形缺陷小的铸铁作为金属基体,采用铸渗法制备了SiC陶瓷增强金属基复合材料,通过XRD,SEM等分析手段研究了多孔SiC陶瓷和复合材料的显微组织和界面结构.研究表明,纸质模型800C温度碳化,反应性渗硅温度1600℃时制备的多孔SiC陶瓷预制体三维结构稳定,烧结后变形小,微观组织结合紧密;通过铸渗法制备的SiC陶瓷增强金属基复合材料界面结合良好,无明显缺陷.该方法中增强相结构可设计性好,铸渗法制备多孔陶瓷金属基复合材料质量高,为多孔陶瓷增强金属基复合材料的获得提供了试验新方法.     

(Ag-Cu-Ti)+(Ti+C)复合钎料钎焊Cf/SiC复合材料与TC4钛合金

Ag-Cu-Tj复合钎料中加入Ti粉和石墨碳粉作为中间层,在适当的工艺条件下真空钎焊Cf/SiC复合材料与TCA.利用SEM,EDS,XRD分析接头微观组织,利用剪切试验检测接头力学性能.结果表明:钎焊时,复合钎料中的Ti与Cf/SiC复合材料反应,在Cf/SiC复合材料与连接层界面形成由Ti3、SiC2相、Ti5Si3相和少量TiC化合物组成的混合反应层.复合钎料中的Cu与Ti合金中的Ti发生互扩散,在连接层与Ti合金界面形成不同Ti含量的Cu-Ti化合物过渡层.钎焊后,连接层中Ti和石墨碳反应形成的TiC微粒均匀分布在复合连接层中,缓和了接头的热应力.当连接温度为910℃,保温时间为25 min时,可得到接头剪切强度为145 MPa.     

Cf/SiC复合材料与钛合金(Ti-Zr-Cu-Ni)+W复合钎焊分析

在适当的工艺参数下,用(Ti-Zr-Cu-Ni)+W复合钎料真空钎焊Cf/SiC复合材料与钛合金,采用SEM,EDS和XRD分析接头组织结构,利用剪切试验检测接头的力学性能.结果表明,钎焊时复合钎料中的钛、锆与Cf/SiC复合材料反应,在Cf/SiC复合材料与连接层界面生成Ti3SiC2,Ti5Si3和少量TiC(ZrC)化合物的混合反应层,在连接层与钛合金界面形成Ti-Cu化合物扩散层.增强相钨粉能有效缓解接头的残余热应力,提高接头力学性能,在连接温度930℃,保温时间20 min的工艺条件下,增强相钨粉含量为15%(体积分数)时,接头抗剪强度最高为166 MPa.     

反应热压烧结Al4SiC4陶瓷的合成及力学性能

以铝粉、石墨粉和有机物聚碳硅烷(PCS)为原材料,采用预裂解及原位反应热压烧结的方法制备了Al4SiC4块体陶瓷.通过XRD,SEM,TEM及力学性能分析等测试手段对材料的结构及性能进行了分析研究.原料预裂解粉的XRD分析结果表明原料在预裂解后,反应产品主要为Al4C3和SiC的混合粉末.将预裂解后的Al4C3和SiC混合粉进行热压烧结,烧结产品经XRD分析表明最终物相主要为Al4SiC4相.Al4SiC4陶瓷的微观组织观察表明,Al4SiC4粒子形貌为板片状,在{0001}基面上分布有大量的层错.Al4SiC4陶瓷的室温弯曲强度随烧结温度的升高而增加,而断裂韧性则随烧结温度的升高而降低.