热电材料研究进展

热电材料是能够使热能与电能直接相互转化的材料，它的出现为制造无污染、无机械运动、高效率的发电和制冷设备提供了广阔前景。随着环境和能源问题日益突出，热电材料越来越受到人们重视。在其发展过程中热电材料涌现出诸多种类，本文对热电材料近年来研究进展进行了介绍和简要评述。     

C／C-SiC材料的快速制备及显微结构研究

分别以碳毡和二维碳纤维为预制体，采用化学液相气化渗入法结合熔融渗硅反应法快速制备了C／C-SiC陶瓷复合材料。对这种材料的密度和气孔率进行了表征，并通过XRD，OM和SEM等方法对其相组成、显微结构和反应机理进行了研究。结果表明：不同预制体制备的C／C—SiC材料密度和气孔率分别为～2．0g／cm^3和～1．0％。其相组成包括反应生成β-SiC以及未反应的游离Si和C。C／C—SiC中纤维被环状的沉积碳包裹，生成SiC的反应只发生在Si与沉积碳之间，纤维没有损伤。Si，C和SiC各相分布和含量因预制体的不同而有明显差异。     

SiC／C层状陶瓷的断裂行为研究

利用流延法成膜和热压烧结工艺制备出了SiC层和石墨层交替排列、层厚均匀、界面清晰的SiC／C层状陶瓷。力学性能与单相SiC陶瓷相比，SiC／C层状陶瓷的抗弯强度略有降低，但断裂韧性却得到了大幅度的提高。层状陶瓷的载荷-位移曲线不同于单相陶瓷的1次性断裂曲线，而是呈锯齿状；同理论计算所得载荷-位移曲线相似。层状陶瓷的断裂路径呈台阶状，裂纹遇到弱界面时发生分叉产生并行扩展裂纹、晶须状微裂纹以及裂纹遇到弱界面时被吸收。认为裂纹偏转、裂纹分叉、裂纹并行扩展、裂纹遇弱界面被吸收等是SiC／C层状陶瓷的几种主要增韧机制。     

SiC复相陶瓷内加热器套管的抗热震及抗氧化性能

模拟内加热器服役环境,将具有复层结构的碳化硅(SiC)复相陶瓷内加热器套管置于金属铝液中,测试套管各部位材料的抗热震及抗氧化性能。通过X射线衍射和扫描电子显微镜研究材料成分和显微结构的变化,分析确定导致内加热器整体失效的原因及部位。结果表明:SiC复相陶瓷套管内管材料在长效氧化条件下残余强度依然达到270MPa以上,不会导致套管整体失效;外管材料在氧化和热震双重作用下,液面至液面下100mm处的孔隙率明显增加,残余强度显著降低,这是导致内加热器整体失效的主要原因。     

木材陶瓷导热行为的模拟与验证

木材陶瓷是以木质材料为主要原料,通过陶瓷化而具有无机材料性质的一类新兴材料,近年来得到广泛的研究。对于木材陶瓷的制备和使用中难以避免存在的热传导问题,热导率的确定成为必须。已有的木材陶瓷导热模型具有较大的偏差。在沿用热阻概念的基础上,改变对热传导途径的理解,修正模型的不足,进行了更为简明、合理的推导,得到以木材(陶瓷)细胞尺寸计算其热导率的理论公式。经过与其他文献实测值的统计比较,证明误差很小,相对传统模型精确度有明显提高,适用细胞尺寸也得到拓展。     

虚拟热源法研究坝基裂隙岩体渗漏通道

利用虚拟热源法研究坝基裂隙岩体中存在的集中渗漏通道。水库底部通常为低温水,而基岩温度随着深度的增加而升高,坝后温度异常区域可能存在库水渗漏。渗漏水与周围地层将进行热量的交换。低温的渗漏水从地层中吸收热量,而地层则释放出热量,根据能量守恒原理,这两个热量是相等的。将集中渗漏通道看作是一个虚拟线热源,通道以外地层温度的分布仅与渗漏带最外层的温度有关,与渗漏通道内部的温度分布无关,渗漏通道内部的温度是由水流带来的,其外部的温度是靠热传导进行。根据热传导及能量守恒理论,可以推导出温度在地层中的分布趋势,通过温度分布曲线可以确定渗漏范围,建立堤坝渗漏量的虚拟热源法模型;同时,对具体工程实例进行了定量计算。     

生物模板制备纳米材料的研究进展

生物模板法是一种融合了生命科学和材料科学而发展起来的制备纳米材料和纳米结构的新方法.自然进化形成的组织结构互不相同的各种生物体为模板的选择提供了丰富而廉价的素材,并且对研究结构与性能的关系有着重要意义.综述了近年来生物模板在纳米材料制备中的应用进展,并对此领域未来的发展进行了展望.     

Ni—Ti焊料部分液相瞬间连接高纯Al2O3—Kovar工艺的研究

通过Ti-Ti活性焊粒部分液相瞬间连接工艺，实现了高纯Al2O3陶瓷和可伐合金（Kovar）的气密性连接。结果表明焊缝区呈现明显的“三明治”夹层结构，两侧主要为Ti2Ni金属间化合物层，中间为较厚的Ti固溶体层。接头强度最初随保温时间延长增加，但与焊接温度之间没有明显的单调关系。     

可加工性BN/Al2O3陶瓷基复合材料的制备

利用气相化学反应, 以H3BO3和CO(NH2)2作为BN源, 将纳米BN包覆到Al2O3颗粒表面, 经热压烧结制备出高强韧可加工BN/Al2O3复合材料. 材料的三点弯曲强度随BN含量的增加而缓慢降低, BN体积分数为30% 时, 仍达到446MPa; 断裂韧性随BN含量的增加而得到显著改善, 较单相氧化铝陶瓷提高近一倍. BN体积分数大于20%时, 该复合材料可用WC钻头在普通台式钻床上钻孔, 在小的轴向压力(10N)下, 钻孔速率大于1mm/min, 钻孔边缘平整, 没有崩裂现象, 内壁光滑, 粗糙度RZ =(6±0.5)μm. SEM观察显示, 加工未带来明显的损伤. 材料优异的力学性能及可加工性源自于基质中均匀分布的细小h-BN的颗粒增韧机制及其易解理的层状结构特点.     

一种用于制备介孔碳的碳质原料的碳化行为

采用SEM、XRD及TG等手段分析了一种用于制备介孔碳单体的酚醛树脂的碳化行为,着重考察了碳化产物的晶体结构随碳化温度的变化情况.结果表明,酚醛树脂碳化是一个有机向无机转变且结构不断石墨化的过程.500～800℃是酚醛树脂向玻璃碳转变的过渡阶段.800℃以后,随温度升高,玻璃碳中具有石墨结构的微晶堆积块不断长大及有序化,从而促使玻璃碳的石墨化程度加强,其结果体现在玻璃碳中的孔隙减少以及体积收缩.但是,即使在1200℃下酚醛树脂仍然未被完全石墨化.