SiC/Al复合材料的热导率研究

用无压浸渗法制备了高导热的SiC/Al电子封装材料.采用光学显微镜、X射线衍射仪、扫描电镜和激光热导仪对复合材料导热率、晶体结构和微观形貌进行了分析,研究了SiC颗粒大小、形状、体积分数、基体中Mg的含量和预氧化等参数对SiC/Al复合材料的导热率的影响.结果表明,选择适当的原料参数和工艺参数可制得导热率高达172.27 W/(m·k)的SiC/Al复合材料,满足电子封装材料的要求.     

高速正交切削SiCp/Al复合材料的切屑形成及边界损伤仿真研究

针对SiCp/Al复合材料颗粒增强相与基体相不同的机械力学性能,对照SiCp/Al复合材料金相照片中的SiC颗粒形状与分布状态建立仿真模型,并对SiCp/Al复合材料的颗粒和基体进行分别定义.使用ABAQUS有限元软件仿真研究了高速切削复合材料切屑的形成、工件已加工表面的缺陷特征、边界损伤的形成机理及切削用量对边界损伤程度的影响规律.结果表明:在第1变形区切削变形主体表现为沿剪切角方向Al合金基体的剪切滑移,滑移主要发生在SiC颗粒与Al合金基体的边界邻近区域;对刀刃直接作用的SiC颗粒,由于其压力较大,会发生破碎现象;SiCp/A1复合材料的切屑形态以单元状切屑和由几个单元构成的节状切屑为主;SiC颗粒的破碎和整体剥落是造成已加工表面缺陷的重要因素;负剪切角是产生边界损伤的标志;切削速度对边界缺损几何尺寸大小的影响较小,切削深度对边界缺损几何尺寸大小的影响较大;随着切削深度的增大,边界缺损长度呈直线上升趋势,边界缺损高度先显著增加后缓慢增加.     

铣削方式对高体分SiCp/Al复合材料薄壁件高速铣削表面质量影响研究

应用聚晶金刚石(PCD)刀具对高体分SiCp/Al复合材料薄壁件进行了高速铣削实验.在不同铣削速度下,研究了顺、逆两种铣削方式对薄壁件高速铣削的表面粗糙度及表面形貌的影响,提出了不同铣削方式下已加工表面的形成机理,揭示了铣削方式和铣削速度对试件切入部、中部和切出部处表面粗糙度的影响规律.结果表明:在相同的切削用量和刀具几何参数下,顺铣加工的表面粗糙度小于逆铣,且顺铣加工表面粗糙度的变化幅度小于逆铣;薄壁件在切出部的表面粗糙度大于中部和切入部的表面粗糙度;顺铣时已加工表面的形成以切削层金属的滑移为主,材料内部SiC颗粒的滑移、刻划造成已加工表面沿刀具进给方向的微观沟痕;逆铣时已加工表面主要由后刀面的挤压、摩擦作用形成;宏观上顺铣的已加工表面存在由残留面积高度形成的平行于刀具轴线方向的残留痕迹,而逆铣这一特征则不明显.     

先驱体浸渍裂解结合反应熔渗法制备Cf/ZrC-SiC复合材料

以先驱体浸渍裂解结合反应熔渗工艺将Cf/C-SiC材料内部富余的自由碳相转变为ZrC超高温陶瓷,制备了Cf/ZrC-SiC复合材料.对Cf/C-SiC基材的孔隙进行了设计,利用XRD和SEM分析了Cf/ZrC-SiC复合材料的微观结构和物相组成.结果表明:采用PIP法可制备具有理想孔隙率的Cf/C-SiC基材;1800℃熔渗Zr-Si合金反应制得的Cf/ZrC-SiC材料主要由SiC和ZrC相组成;高温条件下熔融金属与基体反应的同时,还会侵蚀碳纤维.热解碳涂层能保护纤维.     

Fe3Al/Al2O3纳微米复合材料的界面电子结构研究

利用EET理论计算了Al2O3与Fe3Al的价电子结构及其部分晶面的电子密度.结果表明,两相界面的电子密度差Δρ＞10;,界面有较大的应力.两相以一定方式取向时,可增强结构的稳定性.     

溅射压强和退火气氛对Mg0.2Zn0.8O∶Al紫外透明导电薄膜结构与性能的影响

以自制Mg0.2Zn0.8O∶Al陶瓷为靶材,采用室温溅射后续退火磁控溅射工艺制备了Mg0.2Zn0.8O∶Al紫外透明导电薄膜.研究了溅射压强和退火气氛对Mg0.2Zn0.8O∶Al薄膜结构和光电性能的影响.结果表明:溅射氩气压强不影响薄膜的相结构,但对薄膜的取向生长和结晶质量有一定影响;薄膜的方块电阻随溅射压强的增加先大幅减小后有所增大,溅射气压为2.0 Pa时,薄膜的方块电阻最低;不同溅射气压下制备薄膜的透光范围均已扩展到了紫外区域,而且具有85;以上的高透射率,但溅射气压对薄膜的带隙宽度和透光率没有明显影响;室温下溅射制备的薄膜经真空退火处理后其导电性能显著提高,但在空气中退火处理后其导电性能反而有所下降.     

Al粉粒度及其添加量对SiC陶瓷材料结构和性能的影响

以Al粉为烧结助剂,采用无压烧结工艺于1600℃下保温3 h烧制SiC陶瓷材料,研究了不同Al粉粒度及其添加量对SiC陶瓷材料结构和性能的影响.结果表明:Al粉可促进SiC陶瓷材料的烧结和力学性能的提高,同时起抗氧化的作用,且粒度较小的Al粉对其性能提升的幅度较大.当添加4wt;粒度为48μm的Al粉时,SiC陶瓷材料的性能较佳,体积密度和显气孔率分别为2.69 g/cm3和5.8;,显微硬度和抗折强度分别为2790 HV和189 MPa.SiC陶瓷材料烧结性能和力学性能的提高可归因于Al粉的促烧结作用,及其氧化产物Al2 O3和原位生成的少量莫来石分布在SiC颗粒间所起的强化作用.     

无压烧结制备透辉石/AlTiB增韧补强氧化铝基结构陶瓷材料

采用温度梯度无压烧结工艺制备了透辉石/AlTiB增韧补强Al2O3基结构陶瓷材料,探讨了其致密化烧结特性,并对其力学性能进行了测试和分析.研究了透辉石/AlTiB增韧补强Al2O3基结构陶瓷材料的微观结构,并分析了其力学性能和微观结构与透辉石含量的关系.结果表明:与纯Al2O3相比,透辉石/AlTiB增韧补强Al2O3基结构陶瓷材料的力学性能得到明显提高,其中添加6;(体积百分含量,下同)透辉石和4;AlTiB的Al2O3基结构陶瓷材料获得较好的综合力学性能,其硬度、抗弯强度和断裂韧性分别达到16.02 GPa、370 MPa和5.11 MPa·m1/2.力学性能提高的主要原因为:添加相与Al2O3基体之间界面反应的发生以及透辉石和AlTiB对复合材料的协同晶粒细化效应.     

Mg掺杂对CaMnO3基热电氧化物电子结构及电性能的影响研究

采用超软赝势密度泛函理论计算的方法研究了Mg掺杂Ca位CaMnO3基复合氧化物的能带结构、电子态密度和电荷分布状况,在此基础上分析了Mg掺杂氧化物的电性能.结果表明,Mg掺杂CaMnO3氧化物仍然呈间接带隙型能带结构,带隙宽度由0.756eV减小到0.734eV.CaMnO3氧化物和Mg掺杂CaMnO3氧化物的自旋态密度曲线极值点均位于为-0.8eV附近.Mg掺杂CaMnO3氧化物中Mn原子对体系费米面态密度的贡献有所减小,O原子和Ca原子对体系费米面态密度的贡献有所增大.Mg原子比Ca原子具有更强的释放电子的能力,Mg掺杂对于CaMnO3氧化物属于电子型掺杂.Mg掺杂CaMnO3氧化物导电性能增强,电性能提高.     

稀土离子对0.6Ca0.6La0.267TiO3-0.4Ca(Mg1/3Nb2/3)O3陶瓷微观组织结构及微波介电性能的影响

采用固相合成方法制备钙钛矿结构的0.6Ca06La0.267TiO3-0.4Ca(Mg1/3Nb2/3)O3微波介质陶瓷,研究了La3+、Nd3+、Sm3+、Ce4+掺杂对0.6CLT-0.4CMN体系微观组织结构和介电性能的影响.研究结果表明:稀土离子的掺杂,在0.6CLT-0.4CMN体系优良介电性能基础上有积极的改善效果,不同程度稀土离子掺杂对该体系的晶粒尺寸、气孔率等微观组织结构也有不同的影响.La3+、Nd3+、Sm3+、Ce4+6掺杂完全固溶到0.6CLT-0.4CMN陶瓷相中,并没有改变陶瓷主晶相,但会在一定程度上发生晶面衍射峰偏移.适量掺杂Ln3可以有效促进0.6CLT-0.4CMN陶瓷的致密化,提高0.6CLT-0.4CMN体系陶瓷的微波介电性能.La3+、Nd3+、Sm3+、Ce4+掺杂可以有效提高Q ×f值,并在一定程度上降低谐振频率温度系数.其中,掺杂0.75mol; Nd3+的0.6CLT-0.4CMN体系微波介电性能最佳(εr=66.7,Q×f=13037 GHz,rf=22.59 ppm/℃)     

SiCp/Al复合材料切削仿真及实验研究

对SiCp/Al复合材料的颗粒和基体分别进行定义建立有限元仿真模型,使用ABAQUS有限元软件从微观角度分析了不同切削速度和切削深度对切削力的影响以及应力场分布情况,研究切屑的形成过程、基体和颗粒的内部应力分布、刀具和颗粒之间的相互作用以及简要分析了材料表面缺陷的成因,通过车削实验进行验证.研究表明:微观仿真模型中由于高硬度SiC颗粒的存在会产生大量的微裂纹以及单一小空洞和不连续空洞,形成表面缺陷,且剪切区域微裂纹的扩展是产生切屑的重要因素;通过对比,实验获得的切削力变化及其波动和形成机制与仿真结果一致.     

镁合金表面制备Al2O3/Ni复合涂层抗腐蚀性的研究

为了改善镁合金的抗腐蚀性,用电泳沉积法在AZ91D镁合金表面沉积两种不同比例的Al2O3/Ni复合涂层.在干燥器皿中放置12h后,放入真空烧结炉中,在300℃下保温4h.通过X射线衍射,扫描电子显微镜和能谱仪对涂层的形貌,物相和微观结构进行分析;将试样浸泡在3.5wt;的NaCl溶液中,通过电化学极化曲线和阻抗谱对涂层的抗腐蚀性进行测试.结果显示,与纯Al2O3涂层相比,Al2O3/Ni复合涂层由于添加了Ni,涂层孔隙率降低,同时降低了涂层与基底热膨胀系数的不匹配程度,提高了结合强度.在四种不同比例的涂层中,Al2O3与Ni质量比为1:3的复合涂层,表面结构更加均匀致密化,涂层的抗腐蚀性能最好.     

AlO3-Re2O3(Re=La,Nd,Y,Lu)对无压烧结Si3N4陶瓷显微结构与力学性能的影响

研究了二元助剂Al2O3-Re2O3(Re=La,Nd,Y,Lu)对无压烧结Si3N4陶瓷的相对密度、显微结构及力学性能的影响.结果表明:经1800℃无压烧结后,Si3N4陶瓷试样的相对密度均达到97;以上;以Al2O3-Lu2O3为烧结助剂的Si3N4陶瓷试样具有最高的维氏硬度和抗弯强度,分别为15.2±0.18 GPa和920±5 MPa.     

MgO-Al2O3-Re2O3(Re=Lu,Y)对无压烧结Si3N4陶瓷显微结构和性能的影响

研究了MgO-Al2O3-Re2O3(Re=Lu,Y)三元烧结助剂体系对无压烧结Si3N4陶瓷显微结构和力学性能的影响.研究结果表明,添加MgO-Al2O3-Lu2O3三元助剂制备的Si3N4陶瓷显微结构具有明显的双峰分布,晶粒较粗化,致密度、硬度、弯曲强度、断裂韧性分别为96.4;、14.59 GPa、964 MPa、7.64 MPa·m1/2;而添加MgO-Al2O3-Y2O3三元助剂制备的Si3N4陶瓷具有细化的显微结构,致密度、硬度、弯曲强度、断裂韧性分别为99.9;、15.29 GPa、758 MPa、6.60 MPa·m1/2.     

烧结温度对陶瓷/青铜结合剂性能与显微结构的影响

通过粉末冶金法制备出陶瓷/青铜结合剂,青铜结合剂(mCu∶mSn=85∶15)与陶瓷结合剂质量比3∶1.结合电子万能试验机、洛氏硬度仪、扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪等,研究了烧结温度对陶瓷/青铜结合剂性能及结构的影响.结果表明:随烧结温度的升高,陶瓷/青铜结合剂密度、抗折强度和抗冲击强度呈先上升后下降的趋势;且烧结温度为620 ℃时,陶瓷/青铜结合剂综合性能较优,其密度为5.43 g/cm3、抗折强度为170 MPa、抗冲击强度为9.76 kJ/m2、硬度(HRB)为126;温度升高促进铜锡元素合金化及陶瓷与青铜结合剂界面之间元素的相互渗透;且经620 ℃烧结后,铜锡之间全部以α+δ共析相存在,金属和陶瓷界面结合性好,提高了陶瓷/青铜结合剂的综合性能.     

Al2O3膜层制备参数对SiO2/Al2O3/PET复合膜透湿性能的影响

采用磁控溅射工艺在PET衬底上依次沉积了Al2 O3和SiO2薄膜,制备出SiO2/Al2 O3/PET复合膜.利用扫描电镜和透湿仪对复合膜的表面形貌和透湿性能进行表征.研究了制备Al2 O3膜层的射频功率、氩气流量、本底真空度和溅射时间4个参数对复合膜透湿率的影响.结果表明:复合膜的透湿率随着本底真空度的升高而减小,随着射频功率、氩气流量和溅射时间的增加均呈现先减小后增大的变化趋势;4个制备参数对复合膜透湿率的影响程度由大到小依次是本底真空度、氩气流量、射频功率、溅射时间;4个制备参数的较优组合为本地真空度0.5×10-3 Pa,射频功率300 W,溅射时间6 min,氩气流量70 mL·min-1.     

高强、低致密度Ni3Al/HAP生物陶瓷复合材料的制备与性能研究

本文主要对Ni3Al/HAP生物陶瓷复合材料的制备及性能进行了初步研究.采用XRD分析了复合材料的相组成,通过组织学观察考察了复合生物陶瓷的生物相容性.研究结果表明:复合材料具有较好的力学性能和生物相容性.