热压烧结碳化硅陶瓷的氧化性能

采用硅作为烧结助剂热压烧结SiC陶瓷,用扫描电镜、X射线衍射仪和热重分析仪研究了不同状态SiC陶瓷的氧化性能.结果表明:未预处理SiC在等温氧化过程中,600～1 100℃区间内,等温氧化动力学曲线服从抛物线规律;而在1 100～1 300℃区间,则偏离了抛物线规律,氧化速率随温度的升高先增大后减小.经过高温预氧化处理之后,SiC试样在等温氧化过程中,氧化动力学曲线为直线,较未预处理试样氧化增重显著减少;连续升温氧化过程中,和未预处理试样相比,剧烈氧化开始温度升高,同时其氧化速率及最终的氧化增重均大幅度降低.说明了高温预氧化处理能够有效提高SiC陶瓷的抗氧化性能.     

氮化硅陶瓷球显微结构与滚动接触疲劳性能

利用扫描电子显微技术分析了4种氮化硅陶瓷球的显微结构，用新研制的三点接触纯滚动加速疲劳试验机，试验研究了4种陶瓷球的接触疲劳性能，并对疲劳球表面进行了显微观察。研究表明，相同试验工况下，不同的显微结构，其韧性、强度、寿命和温升明显不同。细小致密的等轴状晶粒、玻璃相少的陶瓷球的滚动接触疲劳性能优于长针状晶粒、玻璃相多的陶瓷球。     

高固含量低粘度碳化硅陶瓷浆料的制备与性能研究

采用两种粒径SiC颗粒(11.31μm和3.82μm)、石油焦粉为原料,研究分析不同比例SiC颗粒级配对SiC陶瓷浆料粘度的影响,制备高固含量(≥50vol%)、低粘度(≤1Pa·s)的碳化硅陶瓷浆料,利用注浆成型方法成型SiC陶瓷素坯,反应烧结制备高纯致密SiC陶瓷材料。     

氮化硅/碳化硅纳米陶瓷的显微组织与抗弯性能

研究了氮化硅／碳化硅纳米复合陶瓷经三点弯曲试验后的显微组织和断口形貌。结果表明，随着SiC纳米粉含量的增加，断口从沿晶断裂向穿晶断裂过渡；当SiC的质量分数是15％时，复合陶瓷的显微组织明显细化，抗弯强度、断裂韧度明显提高。     

造孔剂对多孔碳化硅陶瓷制备工艺和抗弯强度的影响

研究了造孔剂石墨和淀粉对多孔碳化硅陶瓷制备工艺和抗弯强度的影响。结果表明:石墨中含有碳和SiO2等成分,碳在高温烧结过程中因氧化而排出,较好地保留了气孔,SiO2补充了烧结助剂,降低了烧结温度;而淀粉在烧结过程中氧化完全,烧结温度偏高;将质量分数分别为70%的碳化硅、20%的石墨和10%的烧结助剂混合成型后,在空气中于1 270℃烧结2h可制备出开孔率为43.8%、抗弯强度为19.6MPa的多孔碳化硅陶瓷。     

陶瓷改性酚醛树脂粘结剂的耐高温性能

以酚醛树脂为基体,以碳化硼和硅粉为改性添加剂制备高温粘结剂,并对石墨材料进行粘接．测试了不同温度热处理后的抗剪强度。结果表明：碳化硼改性酚醛树脂粘结剂对石墨材料具有较好的粘接强度,1500℃处理后的粘接强度达到8．6～11．2MPa,但高温热处理后的粘接界面上仍可见到较明显的收缩现象,粘接性能有进一步提高的余地。     

氮化硅基陶瓷刀具材料力学性能和显微结构的研究

研究了混料介质、超声分散、烧结助剂以及纳米第二相颗粒对自增韧氮化硅陶瓷刀具材料的显微结构和力学性能的影响。结果发现:加入5%Y_2O_3+5%La_2O_3+5%CeO_2烧结助剂的Si_3N_4粉体,以水作为混料介质并对混合浆料进行超声分散处理后,在温度为1700~1800℃下、保温40min、压力30MPa条件下热压烧结,材料的综合力学性能较好,抗弯强度可达1002·1Mpa,断裂韧性达8·2MPa·m1/2,硬度13·56GPa。SEM试验表明材料的显微组织结构均匀,β-Si_3N_4呈现长棒状交错排列;添加纳米TiC7N3第二相颗粒的氮化硅基陶瓷刀具材料后,β-Si_3N_4的长径比明显减小,晶界中嵌入了第二相粒子,材料的抗弯强度有所降低,但硬度和韧性则有所升高。     

石英含量对石英网眼多孔陶瓷物相组成和显微结构的影响

以天然粉石英为骨料、硅质粘土为基础料、有机泡沫体为制品骨架，在1360℃保温30min获得了气孔率为76％、强度为1.6MPa的石英网眼多孔陶瓷。通过XRD、SEM研究了粉石英含量对陶瓷物相组成和显微结构的影响。粉石英含量过少会使多孔陶瓷体孔筋产生微气孔，但粉石英含量过多莫来石量会有所减少；比较合适的含量是粉石英和基础料的比例为3：7，这时孔筋非常致密，几乎看不到微气孔。     

表面激光织构对碳化硅陶瓷磨削性能影响研究

目前工程陶瓷材料的加工方式主要依靠金刚石砂轮磨削,传统磨削加工中,碳化硅陶瓷本身的硬脆性导致加工过程易引入表面/亚表面损伤,且存在切削力大、砂轮磨损严重、材料去除率低等问题。针对上述难题,本文通过表面织构技术辅助碳化硅陶瓷磨削,采用毫秒脉冲激光在碳化硅陶瓷表面烧蚀特定且均匀分布的表面织构,深入研究激光表面织构参数对碳化硅陶瓷磨削性能的影响规律。结果表明：保持磨削加工参数及状态不变,当织构深度和宽度一定时,织构横向间距(织构面积)对磨削力的影响最大,横向间距越大,粗糙度值越大;与传统磨削加工相比,两种激光织构辅助磨削性能均有所提升,其中网格状织构表现更为优异。     

烧结技术对氮化硅基陶瓷显微结构和性能的影响

研究了烧结技术对氮化硅陶瓷显微结构和力学性能的影响。合适的工艺参数能促使β-Si3N4柱状晶生长,长径比增大,使材料的抗弯强度和断裂韧性增加。     

高导热碳化硅陶瓷的研究进展

近年来,集成电路、热交换器、半导体等行业的快速发展对碳化硅陶瓷的导热性能提出了更高的要求.碳化硅陶瓷内部存在的晶格氧、晶界、气孔等缺陷导致其室温热导率远低于碳化硅单晶理论室温热导率.综述了添加剂、烧结工艺等因素对碳化硅陶瓷室温热导率的影响,并对高导热碳化硅陶瓷的未来发展方向进行了展望.     

多孔陶瓷立管式间接蒸发冷却器的设计与 性能分析

设计了一台换热管采用多孔陶瓷材料且换热管立式布置的间接蒸发冷却器,并且以该间接蒸发冷却器为基础搭建了实验台,并在实验台上对该间接蒸发冷却器进行了性能测试,研究其温降和效率等性能。试验结果表明,该冷却器降温效果明显,蒸发冷却效率较高。本文为管式间接蒸发冷却器的结构改造提供了新思路、新方案,进一步推广了蒸发冷却技术的应用。     

减摩碳化硅陶瓷基复合材料研究与制备

从提高材料摩擦和磨损性能的角度,综述了几种减摩碳化硅陶瓷基复合材料研究与制备技术,通过对石墨复合碳化硅、孔隙复合碳化硅、第二相粒子复合碳化硅陶瓷以及复合碳化硅涂层结构陶瓷的研究与制备技术的对比论述,总结了不同减摩碳化硅陶瓷基复合材料的磨损性能及其磨损机制,提出了减摩碳化硅陶瓷基复合材料研究今后的发展方向。     

硅酸钠添加量对多孔硅藻土陶瓷性能的影响

以工业硅藻土细粉为原料,以硅酸钠为烧结助剂,采用发泡注凝法在1 000℃保温2h制备多孔硅藻土陶瓷,研究了硅酸钠添加量(0~5%,质量分数)对陶瓷物相组成、显微结构、气孔孔径和耐压强度的影响.结果表明:随硅酸钠添加量的增加,多孔硅藻土陶瓷中的方石英含量减少,鳞石英含量增加,烧结致密程度增大,气孔孔径呈现减小的趋势,耐压强度增大;当硅酸钠的质量分数为3%时制备得到具有多级孔结构的硅藻土陶瓷,该陶瓷的耐压强度为(1.13±0.08)MPa,比未添加硅酸钠的提高了约113%,其200℃时的热导率仅为(0.098±0.002)W·m~(-1)·K~(-1).     

碳化硅增强氮化硅陶瓷复合材料的制备与表征

为了增加陶瓷球的韧性和耐磨性,提高轴承的抗冲击能力,在氮化硅中掺杂碳化硅,将硅粉、碳粉按一定比例混合,在氮气环境下采用自蔓延高温合成技术烧结,用热压烧结法制备不同碳含量的复合陶瓷,并通过试验研究其性能。结果表明:在氮化硅基陶瓷中掺杂质量分数为5%的碳化硅能改善晶界,有效抑制陶瓷球疲劳裂纹的扩展,材料韧性提高19. 23%,磨损率降低20. 83%,陶瓷轴承的抗冲击性能大大提高。     

粗SiC颗粒对再结晶碳化硅陶瓷抗热震性能的影响

研究了粗碳化硅(SiC)颗粒的加入对再结晶碳化硅陶瓷(R-SiC)抗热震性能的影响;通过不同温度下热震(水淬试验)后测试不同配方陶瓷的残余强度来评价其抗热震性能,并测试了R-SiC陶瓷在30～1200℃的平均线膨胀系数,通过SEM分析了材料的显微结构及热震损伤机制。结果表明:随着粗SiC颗粒(250μm)含量的提高,R-SiC陶瓷的密度、临界热震温差均先升后降;含有50%250μm SiC颗粒陶瓷的密度最大,为2.60 g·cm~(-3),线膨胀系数最小,为4.60×10~(-6)/℃,抗热震性能最好,其临界热震温差达395℃;250μm SiC颗粒的引入使得R-SiC在热震过程中产生大量的微裂纹,能够迅速吸收存储在材料中的弹性应变能,从而提高其抗热震性能。     

保温时间对ATN陶瓷刀具材料力学性能及显微结构的影响

为了开发一种陶瓷刀具材料,以Al2O3/TiN为主要成分,利用热压烧结工艺,在烧结温度1700℃,烧结压力32MPa条件下制备了复合陶瓷材料.FiN含量取30%、40%、50%、60%,保温时间取5min、10min、15min.研究了四种配比的材料在不同保温时间下抗弯强度、硬度、断裂韧性等力学性能与材料显微结构的关系...     

陶瓷球材料性能和显微结构对其磨削加工的影响

通过试验探索了氧化锆、氧化铝、氮化硅和碳化硅四种陶瓷球材料的性能和显微结构对加工效果的影响;采用扫描电镜观察了研磨后球的表面特征.结果表明:在相同的研磨条件下,具有长柱状晶粒的氮化硅陶瓷球加工速率最低,但圆度和表面粗糙度最容易控制;氧化锆和氧化铝陶瓷球表面质量次之,碳化硅陶瓷球加工速率最高,圆度和表面粗糙度最难控制.     

离子辅助制备碳化硅改性薄膜

介绍了一种利用霍尔型离子源辅助电子束蒸发,在反应烧结碳化硅(RB-SiC)材料上制备硅改性薄膜的方法,研究了不同沉积速率下薄膜改性后的抛光效果.对样品进行了表面散射及反射的测量.通过样品的显微照片可知,硅膜层在沉积速率增大的条件下结构趋于疏松.在精细抛光镀制有硅改性薄膜的反应烧结碳化硅样品后,表面散射系数减小到1.46%,反射率接近抛光良好的微晶玻璃.温度冲击实验和表面拉力实验表明:硅膜无龟裂和脱落,性质稳定,与碳化硅基底结合良好.     

碳化硅陶瓷的超声振动辅助磨削

采用普通磨削方式和超声振动辅助磨削方式对无压烧结SiC材料进行了磨削工艺实验,对不同磨削方式下磨削参数对磨削力比、表面损伤及亚表面损伤的影响进行了对比研究,并分析了超声振动磨削作用机制。实验结果显示,该实验中SiC材料去除主要以脆性去除为主,砂轮磨削力比随着磨削深度和进给速度的增加缓慢增加,随着主轴转速的增加略有减小;普通磨削时SiC工件亚表面损伤深度随着磨削深度、进给速度增加逐渐增加,而超声振动辅助磨削变化较小。与普通磨削相比,在相同的磨削参数下,超声振动辅助磨削的高频冲击使材料破碎断裂情况得到改善,且磨削力比减小近1/3,表面裂纹、SiC晶粒脱落、剥落等表面损伤较少,表面损伤层较浅,亚表面裂纹数量及深度都有较大程度降低,可以获得较为理想的表面质量。