一种超高温动态力学行为测试及原位图像获取方法

提出了一种新的超高温(1 600℃)动态力学性能测试及原位图像获取方法:在原有分离式Hopkinson压杆的基础上,利用加热源为Mo Si2的超高温炉实现超高温环境,采用两个活塞组成双同步系统,利用高速摄像机记录动态变形过程。为了验证所提方法的可行性,以TC4钛合金和Si C陶瓷为研究对象,进行超高温动态力学性能测试,其中:在TC4钛合金实验中,应变率为2 000 s-1,温度范围为20~1 400℃,测得其流动应力从1.6 GPa降到150 MPa;在Si C实验中,应变率为250 s-1,温度范围为20~1 200℃,测得其压缩强度从250 MPa降到220 MPa。根据高速摄像机记录的试样动态变形过程,分析试样的破坏模式,结果表明:在高温空气环境下,TC4钛合金试样表面有氧化层裂开现象,而在氩气环境下则没有;室温下,Si C试样初始裂纹产生时的应力为压缩强度的80%,而在1 200℃下为压缩强度的99%。     

MPCVD方法制备军用光学元件纳米金刚石膜

介绍了用MPCVD方法制备纳米金刚石膜的工艺。用MPCVD方法实验研究了在光学玻璃上镀纳米金刚石膜:膜层厚度为0 4551μm,粒度小于200nm,表面粗糙度小于29 5nm,最大透过率为80%;平均显微硬度为34 9GPa,平均体弹性模量为238 9GPa,均接近天然金刚石的力学性能。与衬底材料表面应力-2 78GPa相比,具有较好的抗压和耐磨效果。     

TiN/SiC纳米多层膜的生长结构与力学性能

研究了TiN/SiC纳米多层膜中立方SiC（B1cubic SiC）的形成及其对TiN/SiC多层膜力学性能的影响.结果表明：在TiN/SiC多层膜中，非晶态的SiC层在厚度小于0.6nm时形成立方结构并与TiN形成共格外延生长的超晶格柱状晶，使多层膜产生硬度和弹性模量显著升高的超硬效应，最高硬度超过60GPa.SiC随着层厚的增加转变为非晶相，从而阻止了多层膜的共格外延生长，使薄膜呈现TiN纳米晶和SiC非晶组成的层状结构特征，同时多层膜的硬度和弹性模量下降.TiN/SiC纳米多层膜产生的超硬效应与立方 关键词： 立方碳化硅 TiN/SiC纳米多层膜 外延生长 超硬效应     

表面氧化外延法中温制备涂层导体NiO种子层

高温超导涂层导体是解决当今能源危机的重要复合材料之一,而经济、有效、节能的制备技术是涂层导体广泛应用的关键.本文采用表面氧化外延法在Ni-wt.5%W基带上普氩下中温氧化制备了立方织构的NiO种子层.通过对氧化温度和氧化时间两个主要因素分析,确定了NiO生长条件为普氩中790℃内保温20mins。与高温(空气中1000℃以上)制备相比,降低了氧化膜制备温度.薄膜厚度大约为650nm.最后在生成的NiO薄膜上化学溶液沉积了YBa2Cu3O7-δ/SmBiO_3复合层,所得样品超导转变温度为89 K,77 K自场下临界电流密度为1.46 MA/cm2(77K,零场).中温表面氧化外延法为涂层导体制备提供了一种实用可行路径.     

氧气环境中金属铀表面氧化过程的XRD研究

利用X射线衍射（XRD）对金属铀在纯氧环境中50，100，200℃和300℃等温反应过程进行原位分析。定性分析结果显示，50，100，200℃条件下试样表面氧化产物为氟化钙结构的UO2，且UO2生成速度随温度上升迅速加快，200℃下已经观察不到氧化过程；300℃下试样表面首先形成一定厚度的UO2，接着UO2进一步氧化形成U3O8。     

从碳化硅和铁体系合成金刚石

 为了探明从SiC生成金刚石这一过程中触媒作用的机理，有必要调查SiC加不同金属在高压高温下的行为。在本工作中，以16重量比混合的SiC和铁粉经5.4~6.0 GPa的高压力和1 300~1 500 ℃的高温处理20 min后，样品的X射线衍射分析表明：所有实验条件下SiC都发生了分解，并分别生成了Fe₃Si和Fe₃C；温度越高，SiC分解得越彻底，在温度高于1 375 ℃的样品中，伴随Fe₃C减少，有金刚石和石墨明显析出。扫描电镜观察表明：6.0 GPa、1 500 ℃下所得的金刚石晶体具有完整的八面体晶形，平均粒度约50 μm。     

高压下β-FeOOH纳米固体结构转变的研究

 以化学水解法合成的β-FeOOH纳米微粉（平均粒径在12 nm左右）为原料，分别在0.0~4.5 GPa和200~350 ℃的压力和温度范围进行冷压和热压处理。实验结果表明，冷压对β-FeOOH纳米固体的结构没有明显影响，但却使它的热致相变（从β-FeOOH相到α-Fe₂O₃相）温度从常压下的203.8 ℃提高到4.5 GPa压力下的274 ℃，接近常规体相材料的相变温度。而在一定的热压条件处理下，首次发现了从β-FeOOH相到α-FeOOH相的结构转变，并在4.5 GPa、200 ℃的热压条件下得到了转变过程中的一个新的亚稳相。从压力和温度对纳米微粒的作用角度，对上述实验结果进行了讨论。     

烧结压力对碳化钽陶瓷维氏硬度的影响

为了探究烧结压力对不同晶粒尺寸碳化钽(TaC)力学性能的影响,通过高温高压技术对纳米、微米尺寸TaC粉末进行高温高压烧结,制备不同烧结条件下的块状TaC陶瓷。利用X射线衍射等表征方法对烧结样品的物相、元素分布、压痕形态进行表征,结果表明:TaC在烧结过程中物相稳定,且无杂质渗入。利用维氏硬度计对不同烧结压力(3.0、4.0和5.5 GPa)条件下的3种陶瓷样品进行维氏硬度测试,并进行微观结构分析,结果表明:随着烧结压力由3.0 GPa提升到5.5 GPa,微米尺寸TaC的维氏硬度(21.0 GPa)优于3.0、4.0 GPa下的纳米尺寸TaC维氏硬度(17.5、19.2 GPa)。此外,研究发现,测试维氏硬度时,3.0 kg应用载荷对测试TaC维氏硬度更加精确。研究结果对结构陶瓷烧结和超高温陶瓷硬度研究具有指导意义。     

SiC纳米纤维/C/SiC复合材料拉伸行为的分子动力学研究

本文采用分子动力学计算方法和Tersoff作用势研究了无定型碳(amorphous carbon, a-C) 涂层厚度对SiC纳米纤维/SiC纳米复合材料断裂方式及力学性能的影响. 分析结果发现, 随着涂层厚度的增加, 纳米纤维的平均应力集中系数下降, 即足够厚度涂层可以同时起到增强和补韧的作用. 当a-C涂层厚度t ≤ 0.3 nm时, 裂纹直接穿透纤维, 纳米复合材料表现出典型的脆性断裂方式; t = 4.0 nm时, 裂纹发生偏转, SiC纳米纤维发生拔出现象, 此时纳米复合材料的拉伸强度约为无涂层纳米复合材料的4倍, 断裂能则提高一个数量级. 计算结果表明, a-C涂层的厚度是SiC纳米纤维/SiC纳米复合材料中产生韧性机理的重要因素, 即传统微米级陶瓷基复合材料的增韧理论在纳米复合材料中仍适用. 研究结果可望为设计同时具有高强度、高韧性的陶瓷基纳米复合材料提供理论基础.     

纳米SiO2形成柯石英的p-T相图

 使用纳米SiO₂粉体为原料,在2.0～4.2 GPa、150～1200 ℃范围内进行了一系列的高压高温实验研究,得到了该压力温度范围内晶化产物α-石英与柯石英的p-T相图,而且该相图中的相边界在650 ℃以下斜率为负,在650 ℃以上基本水平。通过X射线衍射仪（XRD）、Raman光谱仪（Raman）、傅立叶红外光谱仪（FT-IR）、DSC-TGA差热分析仪（TG-DTA）-等表征手段,发现纳米SiO₂原粉中水分（包含Si－OH和吸附水）的存在能显著降低合成柯石英的温度和时间,在4.2 GPa压力下得到了目前合成柯石英的最低温度190 ℃。常压下,合成的柯石英在800 ℃以下能够稳定存在,在1 000 ℃以上转化为α-方石英。     

Mechanical Response of ZrB2–SiC–ZrO2 Composite Laminate

Russian Physics Journal - The paper deals with heat-reflecting ZrB2–20% SiC ceramic composite and heat-reflecting ZrB2–20% SiC composite laminate with ZrO2 addition, the amount of which...     

The Influence of Structural Arrangement of Inclusions on Dual Composite Strength

Russian Physics Journal - The paper deals with ceramic composites based on the ZrB2 matrix with SiC and MoSi2 particle inclusions. The volume fraction, size, and distribution of both inclusions are...     

辐照和碳化对SiC空心微球的影响

以聚碳硅烷(PCS)为原料,通过炉内成球技术制备SiC空心陶瓷微球,讨论辐照交联和高温碳化对SiC陶瓷微球化学成分、成键结构和表面特性的影响。结果表明,PCS在热处理过程中的失重率约为35%,其分解温度在400~800℃之间。微球经电子束辐照后会生成以Si—C—Si和Si一O一Si骨架结构为主的三维网络交联结构。碳化过程使Si—C_32键,Si—H键和C—H键断裂,生成以Si—C为主的无定形态Si(C。辐照的均化作用使高温热处理碳化的微球能够维持完好的球壳结构,且具有更好的表面粗糙度和平整性。     

Biomorphous SiC ceramics prepared from cork oak as precursor

Porous ceramic materials of SiC were synthesized from carbon matrices obtained via pyrolysis of natural cork as precursor. We propose a method for the fabrication of complex-shaped porous ceramic hardware consisting of separate parts prepared from natural cork. It is demonstrated that the thickness of the carbon-matrix walls can be increased through their impregnation with Bakelite phenolic glue solution followed by pyrolysis. This decreases the material’s porosity and can be used as a way to modify its mechanical and thermal characteristics. Both the carbon matrices (resulted from the pyrolysis step) and the resultant SiC ceramics are shown to be pseudomorphous to the structure of initial cork. Depending on the synthesis temperature, 3C-SiC, 6H-SiC, or a mixture of these polytypes, could be obtained. By varying the mass ratio of initial carbon and silicon components, stoichiometric SiC or SiC:С:Si, SiC:С, and SiC:Si ceramics could be produced. The structure, as well as chemical and phase composition of the prepared materials were studied by means of Raman spectroscopy and scanning electron microscopy.     

Temperature dependences of Young’s modulus of biomorphic silicon carbide ceramics

Temperature dependences of the Young’s modulus E of wood-derived biomorphic SiC ceramics fabricated through pyrolysis of eucalyptus and oak with subsequent silicon infiltration were studied using electrostatic resonance excitation of longitudinal vibrations. The decrease in E with increasing temperature observed to occur in eucalyptus SiC in the temperature interval 20–1000°C was found to be accompanied by several jumps (splittings) in the resonance frequency, which persist after the sample is heated to 1000°C. The oak-SiC ceramic exhibits only one jump, which vanishes after heating to 1000°C. The observed anomalies are assigned to the presence of defects (including pores) in the materials studied.     

Ce∶YAG透明陶瓷的制备及性能研究

以高纯Al_2O_3、Y_2O_3和CeO_2为原料,采用固相法制备Ce∶YAG(掺铈钇铝石榴石)透明陶瓷,研究了稀土离子掺杂浓度以及烧结温度对陶瓷样品光学性能的影响。结果表明:陶瓷片透过率随着烧结温度的升高而增大,1750℃烧结获得的0.5%Ce∶YAG陶瓷片的透过率高达81.7%。Ce∶YAG陶瓷片的激发峰和发射峰分别位于350nm和530nm处,在白光LED领域具有极大的应用价值。     

(Ta_2O_5)_(1-x)(TiO_2)_x陶瓷结构相变研究

采用固相反应技术制备了x分别为 0 0 5、0 0 8和 0 1 1的 (Ta2 O5) 1-x(TiO2 ) x 陶瓷 ;在室温至 6 0 0℃范围内 ,测量了这些陶瓷样品的拉曼光谱随温度的变化。随着温度的升高 ,拉曼光谱中位于 35～38cm- 1的最低频移的声子模发生软化 ,并随之发生结构相变。拉曼光谱和实验结果都表明 :组分x分别为0 0 5、0 0 8和 0 1 1的 (Ta2 O5) 1-x(TiO2 ) x 陶瓷分别在 36 0、4 5 0和 5 4 0℃发生了由三斜至单斜相的结构相变。上述结论得到了 (Ta2 O5) 0 92 (TiO2 ) 0 0 8单晶热膨胀系数测量数据的支持。     

ZnO压敏陶瓷介电损耗的温度谱研究

利用Novocontrol宽频介电谱仪在-100—20 ℃温度范围内测量了ZnO-Bi₂O₃系压敏陶瓷的介电频谱,其频率范围为10^-2—10⁶ Hz. 研究表明： ZnO压敏陶瓷特征损耗峰的活化能分别为0.26和0.36 eV,结合实验条件、理论计算结果及其他现象的分析排除了特征损耗峰源于阴极电子注入、夹层极化和偶极子转向极化的可能.热刺激电流（TSC）谱共出现三个峰,其中高温峰对应于TSC实验加压过程引入的热离子极化,而中温峰和低温峰对应于介电损耗峰. 在分析的基础上,提出了ZnO压敏陶瓷的特征损耗峰起源于耗尽层内本征缺陷的电子弛豫过程. 关键词： ZnO压敏陶瓷 本征缺陷 介电谱 热刺激电流