石墨抗氧化SiC涂层的制备与性能研究

本文以SiC、Si和酚醛树脂为主要原料,通过浸涂和气相渗硅两步法在石墨表面制备了SiC抗氧化涂层。利用XRD、SEM研究了涂层的相组成与形貌。结果表明,气相渗硅后涂层的主相为α-SiC,β-SiC和Si,其中Si是气相渗硅过程中残留的。涂层与基体之间具有过渡结构,致密度良好。抗氧化和抗热震实验表明：由气相渗硅工艺制备的SiC涂层结构致密,具有良好的抗氧化性能,1200℃空气条件下氧化16 h后试样每小时增重量约为2.18 mg/cm₂。涂层具有良好的抗热震性能,经1000 ℃—室温循环热震15次后试样质量变化百分率仅为-0.17%。     

低成本硼化钛粉体的制备

本实验以价格便宜且又易于得到的富钛原矿和硼酐为原料,可以极大地降低硼化钛粉体制备的成本.对TiB2粉体制备的反应方程式进行热力学计算,当温度高于1612.8K时,反应能够顺利进行.实验结果表明:制备TiB2粉体的最佳原料配比为TiO2是反应方程式中计算量的80％,硼酐和炭黑分别比反应方程式中计算量过量20％和4％.TiB2粉体的最佳烧结工艺为1450℃下保温30min.     

碳含量对无压烧结碳化硅陶瓷的显微组织和力学性能的影响

在碳化硼添加量为1wt％的条件下,考察不同碳含量对2000℃下制备的无压固相烧结碳化硅陶瓷的显微组织和力学性能的影响.实验结果表明:物相分析显示不同C含量的SiC陶瓷样品的XRD衍射图谱近似相同,其中主相均为SiC,检测到少量C,未检测到B4 C相.当C含量为3wt％时,SiC陶瓷样品的力学性能达到最佳,其相对密度、抗折强度、断裂韧性与维氏硬度分别为98.6％、452 MPa、4.5 MPa·m1/2和30 GPa.继续增加碳含量,SiC晶粒存在局部异常长大现象,相应样品的力学性能也有所下降.     

Mg掺杂对二钛酸钡(BaTi_2O_5)的介电性能的影响

采用电弧熔炼法成功制备了b轴取向的MgO置换二钛酸钡(BaTi2O5)多晶体Ba1-xMgxTi2O5,结果表明,MgO的置换显著增大了多晶体Ba1-xMgxTi2O5介电常数的数值,当MgO的置换量x为0.005时电弧熔炼法制得的多晶体Ba1-xMgxTi2O5的介电常数出现最大值为3 250. 多晶体Ba1-xMgxTi2O5的居里温度随着MgO的添加量的增加而有所降低.     

烧结助剂Al2O3-Y2O3添加量对无压液相烧结TiC陶瓷结构与性能的影响

在1 850℃下采用无压液相烧结工艺制备TiC陶瓷,研究了烧结助剂Al₂O₃-Y₂O₃(二者物质的量比为1.5)质量分数(0,6%,8%,10%)对TiC陶瓷结构和性能的影响。结果表明：添加烧结助剂后TiC陶瓷中存在TiC相、YAM(Y₄Al₂O₉)相和YAG(Y₃Al₅O₁₂)相;随着烧结助剂质量分数由0增加到10%,陶瓷的相对密度由94.50%增加到97.86%,开口气孔率由0.77%下降到0.21%,YAM相与YAG相增多并逐渐发生聚集,断裂韧度、维氏硬度与抗弯强度均先升高后降低,当烧结助剂质量分数为6%时,断裂韧度和维氏硬度最大,分别为6.2 MPa·m^1/2和19 GPa,当烧结助剂质量分数为8%时,抗弯强度最大,为524 MPa;陶瓷的电阻率均在1.00×10^-6～2.00×10^-6Ω·m,烧...     

溶胶-凝胶法在3D-SiC陶瓷表面浸涂Al_2O_3薄膜的研究

以无机盐Al(NO_3)_3·9H_2O为先驱体、水为溶剂,加入不同浓度的胶溶剂HNO_3,采用溶胶-凝胶(Solgel)法制备了勃姆石(γ-AlOOH)溶胶.分别以溶液下降法和真空浸渍法在三维网络碳化硅陶瓷骨架(3D-SiC)表面浸涂γ-AlOOH溶胶,采用不同烧结制度在3D-SiC表面生成了Al_2O_3薄膜.采用X射线衍射仪(XRD)、红外光谱仪(IR)和扫描电子显微镜(SEM)分析了薄膜的物相和显微结构,并检测了薄膜的抗热震性.结果表明,采用真空浸渍法在3D-SiC表面浸涂加入浓度0.22mol/L HNO_3制备的γ-AlOOH溶胶能烧结形成致密平整的Al_2O_3薄膜.升高烧结温度,Al_2O_3晶粒长大,900℃时薄膜最致密且能观测到玻璃态显微结构.薄膜的抗热震性随烧结温度升高而提高.     

新型HA/Ti-Fe生物复合材料的制备及其性能研究

采用无压烧结制备出不同Ti-Fe含量的HA/Ti-Fe生物复合材料,对其组织结构和力学性能进行了研究.显微组织的观察表明:均匀分布于HA基体中的金属Ti-Fe增强颗粒呈一种新颖的蛋壳状组织结构,其中核区主要由Fe组成,壳层主要由Ti组成.力学性能测试结果显示:随着Ti-Fe含量的增加,HA/Ti-Fe复合材料的硬度有所下降,但材料的抗弯强度和断裂韧度均明显提高.当Ti-Fe含量为5％时,抗弯强度出现最大值93MPa,与纯HA相比提高了42％;当Ti-Fe含量为15％时,材料的断裂韧度达到最大值1.3MPa·m1/2,较纯HA提高了128％.良好的界面结合和分布于壳层的韧性相Ti是导致材料力学性能大幅提高的主要原因.     

碳化硼颗粒级配对硅反应结合碳化硼复合材料结构与性能的影响

本研究探讨了碳化硼原料颗粒尺寸对反应结合碳化硼复合材料相组成、结构与性能的影响。研究结果表明:颗粒级配可以使粉体堆积更加密实, 有效提高压制坯体的体积密度, 最终降低复合材料中游离Si的含量; 加入粗颗粒可减缓B₄C与Si的反应, 减少SiC相的生成; 当原料中粒径为3.5、14、28、45 μm的B₄C粉体按质量比为1.5 : 4 : 1.5 : 3配比时, 所制备的复合材料维氏硬度、抗弯强度、断裂韧性和体积密度分别为(29±5) GPa、(320±32) MPa、(3.9±0.2) MPa·m^1/2和2.51 g/cm³。在制备复合材料过程中减缓B₄C与Si反应速度、减少游离Si的含量和缩小Si区域尺寸是其性能升高的主要原因。     

包覆法制备Gp/SiC复合材料的显微结构和性能

以不同粒径的石墨颗粒和SiC粉体为原料,采用SiC粉体包覆石墨颗粒的方法,于2000℃热压制备了石墨/碳化硅（Gp/SiC）复合材料.利用扫描电子显微镜（SEM,EDS）分析了材料的金相和断口显微结构.研究表明,石墨粒径较小且质量分数较少的复合材料比石墨粒径较大且质量分数较多的复合材料在热压工艺中更致密.石墨颗粒呈岛状紧密地镶嵌在SiC基体中,石墨与SiC界面处C和Si的扩散不明显.复合材料的相对密度、抗折强度,断裂韧性和硬度随石墨粒径和质量分数的减少而增加.断口形貌表明SiC陶瓷基体为脆性,石墨为韧性断裂.当石墨粒径为125μm、SiC与石墨的质量比为3.5时,复合材料的综合性能最佳,开口气孔率为0.3%,相对密度为97.9%,抗折强度为75±15 MPa,断裂韧性为5.4±0.5 MPa.m1/2,硬度为26.8±3GPa.     

碳热还原法CaB_6粉体的制备

采用廉价的工业废料硼酸钙（其主要成分为CaO和B2O3,其质量分数共计约75%,下文均简称为硼酸钙）为原料,原料中不足的硼源由B4C或硼酐取代,通过碳热还原法低成本合成CaB6粉体.实验结果表明以B4C为反应物所制备得到的CaB6粉体的转化率高于以硼酐为反应物的试样.以硼酸钙,B4C和碳为原料的CaB6粉体合成的最佳烧结工艺为1923 K保温30 min.