Hi-Nicalon SiC纤维高温热处理后的断裂机理研究

测定了Hi-Nicalon SiC纤维在惰性气氛下高温热处理后的断裂强度,并对其强度进行了Weibull分布统计分析,通过SEM研究了温度变化对Hi-Nicalon SiC纤维表面形貌和力学性能的影响,着重分析了Hi-Nicalon SiC纤维的裂纹扩展机制及断裂机理.研究表明,在惰性气氛保护下其强度随退火温度的升高而下降,且经过1800℃长时间(10 h)退火后的Hi-Nicalon SiC纤维基体转为晶态,断裂模式也就从非晶态的脆性断裂转变为晶态材料的解理断裂.经统计分析,纤维表面部分活性氧化造成的结构缺陷可忽略,断裂源主要集中在纤维内部,惰性气氛下纤维强度下降主要是由解理断裂作用的结果.     

自支撑硅氧碳纳米镶嵌复合薄膜基板的制备及导热性能研究

利用先驱体熔融纺膜法,经熔融纺膜、氧化交联及900~1 200℃不同裂解温度制得系列自支撑硅氧碳纳米镶嵌复合薄膜。利用红外光谱(FT-IR)分析氧化交联后及高温裂解薄膜的结构变化,通过X射线衍射(XRD)、拉曼光谱(Raman)与扫描电镜(SEM)对薄膜微观结构及形貌进行分析,采用电阻测试仪和激光热导仪对其进行电阻率与热导率进行表征。结果表明,硅氧碳纳米镶嵌复合薄膜具有较好的绝缘性能与热传导能力,随着裂解温度升高,薄膜电阻率减小,热导率大幅度增大。1 200℃制备的样品具有合适电阻率和最佳热导率(46.8 W/(m·K)),薄膜以非晶态相SiOxCy和游离碳为基体,细小等轴β-SiC晶弥散分布在基体中,其表面平整度高通过丝网印刷可获得两条平行的均匀致密高温银浆电路层,有望大规模应用于大功率LED封装散热基板。     

聚碳硅烷先驱体法制备连续SiC自由膜研究

以聚碳硅烷(PCS)为先驱体,通过自行设计的喷膜板熔融纺出连续PCS自由薄膜,并对其进行氧化交联与高温裂解烧结可制得连续SiC自由薄膜.用扫描电镜分析薄膜表面和横断面的形貌,通过红外光谱(FTIR)分析氧化交联后薄膜的结构,通过拉曼光谱(Raman spectroscopy)、X射线衍射(XRD)与场发射高分辨透射电子显微镜(HRTEM)对薄膜进行微观分析.结果表明,熔融纺膜与聚碳硅烷先驱体法相结合可制得均匀、致密的连续β-SiC自由薄膜,其厚度可通过调节喷膜板的喷膜口尺寸大小和纺膜速度进行控制,薄膜的厚度大约在10～30μm.     

连续含铝SiC自由膜的制备与发光特性研究

通过自制喷膜装置对聚铝碳硅烷(PACS)进行脱泡处理、熔融纺膜,并对其进行氧化交联、高温预烧及高温裂解终烧可制得连续含铝SiC自由薄膜.用扫描电镜(SEM)分析薄膜的形貌,通过红外光谱(FT-IR)分析氧化交联后薄膜的结构变化,通过电子探针(EPMA)、拉曼光谱(Raman)、X射线衍射(XRD)与场发射高分辨透射电子显微镜(HRTEM)对薄膜进行成分及微观结构分析,采用光致发光谱(PL)对薄膜的光学带隙和发光特性进行了研究.结果表明,熔融纺膜法与PACS先驱体法相结合可制得均匀、致密的耐高温连续舍铝SiC自由薄膜,室温下表现出了320～440nm宽谱带发光,其发光峰可分别归因于α-SiC和C簇,且随着烧结温度的提高,发光强度增大.     

先驱体法制备连续SiC自由薄膜及其发光性能

以聚碳硅烷(polycarbosilane,PCS)为先驱体,熔融纺出连续PCS自由原膜,并在190℃下对其进行1,2.3h和6h氧化交联,在900℃预烧及最终分别在1200℃和1300℃烧成,制得系列SiC自由薄膜.采用红外光谱、Raman光谱、X射线衍射、透射电镜与扫描电镜对薄膜进行微观结构与形貌分析.测量了薄膜的室温光致发光特性.结果表明:连续SiC自由膜均匀致密,含有β-SiC微晶、无定形SiOxCy及C簇:薄膜在410～450nm范围内有较强的蓝光发射,1200℃烧结的薄膜随交联时间增加,发光强度增大;而1300℃烧结的薄膜的发光强度相对下降,且交联时间越长强度下降越明显.412 nm发光峰可归结于C簇发光;而435 nm附近的峰则是薄膜中富含的Si-O,Si-C等键中的缺陷态构成的发光中心,在β-SiC晶粒中电子受到激发与缺陷态产生辐射复合引起发光以及量子表面效应共同作用的结果.     

空气环境下退火温度对连续SiC自由膜结构与发光特性的影响EI北大核心

采用熔融纺膜与先驱体转化法相结合制备出连续SiC自由薄膜,研究薄膜在1300,1400,1500℃温度下空气退火处理的氧化行为,以及退火温度对薄膜微观结构、光致发光特性(PL)、硬度和电阻率的影响。结果表明,SiC薄膜在1300℃具有较佳的抗氧化和发光特性,随着退火温度的升高,薄膜的抗氧化和发光特性略有降低,薄膜中无定型SiOxCy减少,-βSiC晶粒长大及游离碳增多,薄膜表面硬度与电阻率下降,表面惰性致密氧化层的生成保护阻挡氧扩散,从而有效减缓薄膜进一步被氧化。