SiCf/SiC复合材料表面梯度抗氧化SiC涂层研究

SiC纤维增强SiC陶瓷基复合材料(简称SiCf/SiC复合材料)具有低密度、高温稳定性、抗氧化性、高耐腐蚀性等特点,在航天及航空发动机热结构部件及核聚变反应堆炉第一壁结构等方面有巨大的潜在用途.目前受工艺条件制约,SiCf/SiC复合材料中用来增强的SiC纤维纯度不高,C/Si原子比大于1.3,而采用传统先驱体浸渍裂解工艺(简称PIP)制备的基体材料除了纯度不高外,还含有孔隙和缺陷,不能满足高温氧化环境中服役要求.本文通过化学气相沉积工艺(CVD)在SiCf/SiC复合材料表面制备出一种高纯、低缺陷、耐高温、低氧扩散系数且与基体材料具有良好匹配性的SiC抗氧化梯度涂层,通过SEM分析基体与膜层的结合情况及涂层的微观形貌,通过XRD考察涂层的梯度组份及氧化前后涂层成份变化,进而探讨梯度涂层抗氧化机理.     

工程陶瓷材料的加工技术及应用进展研究

具备高强度和硬度,耐腐蚀、磨损和烧蚀及抗氧化等优点的工程陶瓷无论在科研领域还是工业领域都被广泛研究.然而工程陶瓷的高脆性和高熔点特性会导致其在加工过程中容易产生微裂纹、相变区、残余应力等缺陷,因此,工业上对工程陶瓷的加工技术提出了更高的要求以便获得高精度和高质量的工程陶瓷.从工程陶瓷的传统机械加工和特种加工技术两个方面详述了各种加工技术在实际生产中的运用,并结合国内外最新发展技术,提出了复合加工技术将是工程陶瓷加工技术研究重点的观点,在工程陶瓷精密加工领域具有一定的实际指导作用.     

苏州纳米所GaN/Si功率开关器件研究获得重要突破

随着能效标准不断提高,基于硅(Si)材料的功率器件改进空间越来越小;人们将目光投向新材料领域,以期实现根本改进,从而引发新一代功率器件技术的革命性突破。众多新材料中,基于氮化镓(GaN)的复合材料最引人关注。GaN基功率器件具有击穿电压高、电流密度大、开关速度快、工作温度高等优点,性能远优     

中国电科26所成功研发出高温传感领域用硅酸铝钙压电晶体

正航空发动机作为飞机的心脏,需要使用压力传感器来测量发动机燃烧室在启动、停止、不稳定燃烧期间的各种瞬变压强,从而掌握燃烧室压强变化规律,为设计和评价发动机提供依据。能够在高温下无故障地工作的高温压电材料对航空发动机的设计具有重要意义。近年来,四方晶系的硅酸铝钙(Ca_2Al_2Si O_7)由于具有优良的压电性能,在其熔点(1 600℃)以下无相变、无热释电效应、低廉的成本以及较高对称性等优点引起了这一领域人员的广泛关注。中国电科26所通过单晶炉设备优化,生长工艺调整等手段成功研发出尺寸35 mm×45 mm×70 mm的高质量硅酸铝钙压电晶体。     

B4C-TiB2复相陶瓷材料的研究进展

往B4C中添加适量TiB2形成B4C-TiB2复相陶瓷既可以保留B4C的超硬、低密度等优良性能,又可通过提高陶瓷材料的致密度来改进材料的力学性能,还可降低材料的电阻率使其满足电火花加工的要求,因此B4C-TiB2复相陶瓷是最具有潜力的一类B4C基复合材料.本文从粉体制备、烧结致密化、显微结构、力学性能、电学及加工性能等方面就B4C-TiB2复相陶瓷的最新研究进展作了系统的阐述并对其发展方向做了展望.     

CNTs/纳微米PZT/水泥压电复合材料的研究

研究制备了一种新型0-3 CNTs/纳微米PZT/水泥压电复合材料.该复合材料的基体相为硅酸盐水泥,压电活性相为锆钛酸铅(PZT)压电陶瓷,压电增强相为纳米碳管(CNTs).PZT采用溶胶-凝胶法合成,其粒径大多分布在几十至几百纳米之间.CNTs采用Fenton/UV法分散处理.研究了CNTs对该水泥基压电复合材料压电和介电性能的影响.CNTs可改善水泥基复合材料的导电性,使其可在室温中进行极化,提高了压电相的极化效率,从而显著提高复合材料的压电性能.0.9 vol;CNTs/70 vol;PZT/水泥复合材料的压电应变常数(d33)值可达到54.5 pC/N,显示出该类水泥基压电复合材料用作土木领域传感器的良好前景.     

反应热压烧结制备SiC/ZrB2复相陶瓷及其性能表征

以二硼化锆、硅和活性碳为原材料,在1850℃、20 MPa条件下,采用反应热压烧结工艺制备出了SiC/ZrB2陶瓷基复合材料.研究了添加剂(硅和活性碳)含量对ZrB2陶瓷烧结行为和力学性能的影响.借助X射线衍射和扫描电镜分析了复合材料的物相组成和微观结构.研究结果表明:添加剂可以显著提高复合材料的烧结致密度和力学性能.复合材料的XRD衍射图谱中只有ZrB2和SiC的衍射峰.当添加剂含量为12wt;时,复合材料的弯曲强度和断裂韧性分别达到584MPa和7.25MPa ·m1/2.显微结构分析表明,致密度的提高、晶粒粒径的减小以及断裂模式的转变是复合材料力学性能提高的主要原因.     

石墨烯/WO3纳米片的制备及对H2S气敏性能的研究

为了改善WO3基材料的气敏性能,通过水热法制备出石墨烯添加量为0.5;、0.8;、1.0;、1.5;(质量分数)的石墨烯/WO3纳米片复合材料.利用XRD和FE-SEM对材料的物相、形貌进行表征,并研究其对H2S的气敏性能.结果表明,复合石墨烯对WO3的结构和形貌产生了较大的影响,石墨烯复合使材料对H2S的灵敏度提高,工作温度降低,石墨烯(0.5wt;)/WO3纳米片复合材料在110 ℃对100 ppm H2S气体灵敏度可达8.3,且响应-恢复时间短.     

粒度对水泥基压电复合材料的压电性能和力学性能的影响

本文制备了含不同粒度锆钛酸铅(PZT)的水泥基压电复合材料.其中,PZT 压电陶瓷粉体采用球磨法制得,其平均粒度范围为 3～482 μm.研究发现,PZT 粒度对复合材料的压电、介电性能以及力学性能有重要影响.随着PZT 陶瓷相粒度的增大,复合材料的压电应变常数(d33)和介电常数(εr)升高,但复合材料的老化稳定性变差、介电损耗(tanδ)增加、弯曲强度降低.     

CeO2对β-Sialon-cBN复合材料显微结构和力学性能的影响

以CeO2作为烧结助剂,采用高温(1700℃)、高压(5 GPa)烧结,制备出β-Sialon-cBN陶瓷基复合材料,观察了样品的断面微观形貌,并测试了样品的气孔率、密度,抗弯强度和硬度.研究了不同百分含量的CeO2对β-Sialon-cBN复合材料的显微结构和相关力学性能的影响.结果表明:随着烧结助剂CeO2的加入,促进了β-Sialon与cBN之间的界面结合,β-Sialon长径比提高.结果增强了β-Sialon-cBN复合材料的致密性,使复合材料的抗弯强度和硬度增大.     

西安辰星精益晶体设备有限公司

<正>西安辰星精益晶体设备有限公司位于西安经济技术开发区,是专业从事生产布里奇曼晶体(Bridgeman)生长设备的企业。并将先进的航空技术应用于晶体生长设备的设计、加工工艺及装配。设备选用高质量、高可靠性器件,以满足不同用户对晶体生长设备的要求。先后共生产4种不同类型的晶体生长设备以及与晶体设备相关的配套设备,均应用于大学及研究所。     

还原氧化石墨烯增强碳化硼陶瓷的制备与表征

采用球磨混合、雾化造粒方法制备了氧化石墨烯/碳化硼(GO/B₄C)复合粉体,并将其在2 100 ℃和30 MPa压力下真空热压,得到了还原氧化石墨烯/碳化硼(rGO/B₄C)复合材料,使用扫描电镜(SEM)、热重分析(TG)和X射线衍射(XRD)等表征方法和三点弯曲法以及排水法等测试方法对复合材料进行表面相分析和力学性能表征,研究了GO添加量对rGO/B₄C复合材料的弯曲强度和断裂韧性等力学性能的影响。结果表明,将稳定分散的GO/水悬浮液逐步加入到球磨中的B₄C浆料中,可以得到混合均匀的GO/B₄C复合粉体。在粉末浆料中加入质量分数为1.5%的GO, rGO/B₄C复合材料的弯曲强度和断裂韧性分别为535 MPa和5.2 MPa·m^1/2,分别比B₄C陶瓷提高了72.6%和136%,有利于碳化硼陶瓷在军事防护领域的应用。并从石墨烯拔出、裂纹偏转和桥接等方面解释了rGO/B₄C复合材料的增韧机理。     

MF/纳米ZrO_2增韧氧化铝陶瓷复合材料的力学性能

选用莫来石纤维(MF)和纳米ZrO2为增强体制备了MZTA复合增韧氧化铝陶瓷复合材料。通过设计正交试验讨论了MF含量、nano-ZrO2含量、烧结温度、保温时间等因素对材料力学性能的影响,利用扫描电镜、能谱分析仪研究了陶瓷复合材料的微观结构与性能的关系。结果表明:当莫来石纤维和纳米ZrO2的质量分数分别为10%,烧结温度为1550℃,保温时间为30 min,陶瓷复合材料的抗弯强度、断裂韧性分别达到712 MPa、10.05 MPa.m1/2,与纯Al2O3陶瓷相比晶粒细化、力学性能显著提高;纤维的拔出、桥联、裂纹扩展路径偏转、沿晶断裂等消耗了大量的断裂能、缓和了裂纹尖端的应力是材料断裂韧性提高的主要原因。     

立方氮化硼体积分数对颗粒增强铝基复合材料性能的影响

在高压条件下制备了具有高致密性的立方氮化硼(c-BN)颗粒增强铝基复合材料,研究了颗粒增强相c-BN的体积分数对铝基复合材料性能的影响.对c-BN颗粒增强铝基复合材料的致密性、组分、布氏硬度以及热导率等方面的影响进行了表征.研究结果表明:使用高压的方法可以有效降低基体与增强相反应生成的新相、提高材料的致密性和样品洁净度,样品的相对密度在96.3;～98.5;之间;随着c-BN体积分数的增加,复合材料的硬度逐渐增大,布氏硬度在32.4～78.2 HB之间;热导率在191.5～198.5 W/(m·K)之间,高体积分数c-BN铝基复合材料的热导率高于低体积分数的热导率.高压方法为复合材料的制备提供了新手段和思路.     

钙钛矿型无铅压电陶瓷研究进展及今后发展思考

高性能压电陶瓷具有战略的至关重要性和实际的不可替代性;高性能无铅压电陶瓷具有重大社会经济意义,已成为国际高技术新材料研究的前沿和热点之一。本文作者及其课题组,十多年来致力于钙钛矿型无铅压电陶瓷,特别是(Bi1/2Na1/2)TiO3(BNT)和(K1/2Na1/2)NbO3(KNN)基无铅压电陶瓷及其应用的研究。本文主要基于作者课题组的研究,综合介绍BNT和KNN基无铅压电陶瓷的组分设计、相界结构及其与材料特性的关联、掺杂对陶瓷性质的影响及其机理、陶瓷的温度稳定性及影响机理、以及陶瓷合成制备新技术等方面的研究进展;概括总结了无铅压电陶瓷在器件上的应用。结合国际发展趋势,对钙钛矿型无铅压电陶瓷今后的研究和发展方向提出了自己的见解。     

地聚物基复合材料制备及其电导率的研究

以偏高岭土、水玻璃、聚氧化乙烯(PEO)为原料,制备得到高电导率的地聚物基复合材料,研究了PEO分子量和掺量等对复合材料电导率的影响,以及PEO对复合材料力学性能的影响。结果表明:PEO的添加使地聚物的电导率有较大的提高,在含量为5 wt%时达到最大值,但抗压强度有所下降;适当的含水量会增加复合材料的电导率。     

SiC/SiC复合材料高温力学性能研究

以聚碳硅烷为连续SiC陶瓷基体相的先驱体,三维四向SiC纤维预制体为增强相,采用聚合物先驱体浸渍裂解工艺制备了SiC纤维增强SiC陶瓷基(SiC/SiC)复合材料,分析表征了复合材料的组成、结构和力学性能.结果表明,SiC/SiC复合材料室温弯曲强度和断裂韧性分别为400 MPa和16.5 MPa·m1/2,优异的室温力学性能可以保持到1350℃.随着温度增加,弯曲强度基本不变,1350℃时因界面层受到破坏而断裂韧性稍有下降.     

气体压力熔渗制备电子封装用金刚石/铝复合材料的研究

金刚石颗粒增强铝基(diamond/Al)复合材料是最受关注的新一代电子封装材料.本文采用气体压力熔渗法制备了金刚石体积分数达到65;的diamond/Al复合材料;通过对相组成及断口形貌的分析,明确了复合材料的界面优化机制及破坏方式,在此基础上,系统研究了复合材料的热物理性能和力学性能随金刚石粒度的变化规律.气体压力熔渗法制备diamond/Al复合材料可以依靠基体铝与金刚石间的扩散反应实现界面优化,显著改善界面形貌,提高结合强度,复合材料断口微观形貌则呈现出典型的塑性断裂特征;依靠两相原位反应优化后的界面可以更加有效的实现热载流子的耦合移动和应力的传递,从而保证复合材料可以获得更为优异的热导率和力学性能;随着金刚石颗粒直径减小,两相界面的影响得以加强,因此复合材料热导率降低,热膨胀系数小幅减小,而力学性能提高,在本文选择的粒度范围内(30～ 150 μm),复合材料的热导率、热膨胀系数以及抗拉、抗压、抗弯强度的相应变化区间分别为400～760 W·m-1·K-1、4.5 ～5.3×10-6 K-1、143～ 94 MPa、603 ～ 363 MPa和429 ～ 277 MPa.     

Co包覆Al2O3/TiC复相陶瓷的力学性能与抗热震性能

不同Co含量Al2O3/TiC复相陶瓷的力学性能测试结果表明,综合力学性能最佳的复合材料含Co量为8;质量分数.采用急冷-强度法表征了单相Al2O3、Al2O3/TiC及Co包覆Al2O3/TiC三种材料的抗热震性能.单次热震结果表明,Co包覆Al2O3/TiC的抗热震性能是最佳的.SEM观察发现,随着热震温度的升高,材料的致密度越来越低,力学性能大幅下降,从而导致了抗热震性能的降低.循环热震结果表明,随循环次数的增加,ATC复合材料的抗热震性越来越差.Co的少量添加,虽然对复合材料的热物理性能改变较小,但却较大幅度地提高了ATC复合材料的力学性能,有效缓解了热应力,从而提高了ATC复合材料的抗热震能力.     

Graphene/ZrO2复合陶瓷材料的热导性能研究

采用3Y-ZrO2粉体和石墨烯(Graphene)为原料,利用放电等离子体烧结技术(SPS),烧结制备了Graphene/ZrO2复合陶瓷材料.利用SEM、HRTEM、XRD、激光热导仪等研究了烧结温度和石墨烯含量对Graphene/ZrO2复合陶瓷材料的显微结构、物相和热传导性能的影响.研究结果表明,引入石墨烯不但可以抑制ZrO2晶粒的生长,而且对复合材料的热传导性有着显著的影响;相对于单相ZrO2陶瓷,随着石墨烯的引入, Graphene/ZrO2复合陶瓷材料扩散系数反而降低,其原因可以归结于三个方面:首先,石墨烯含量比较低(0.5~1.5wt;),其次,石墨烯与ZrO晶粒界面处产生的强声子散射作用导致热导下降,最后是Graphene/ZrO2复合陶瓷材料没有完全致密.