关键词： 钨铜复合材料   喷雾干燥   共还原   碳化硅纤维   碳纤维   碳化硅晶须   气相沉积   放电等离子烧结   热压烧结  

摘要： 钨铜复合材料具有高强度、高硬度、导电性和导热性好、热膨胀系数小、抗腐蚀和抗氧化性好、焊接性和机械加工性好等一系列优异的物理性能和使用性能,被广泛用作大功率微电子设备中的电接触材料和热沉材料。 本研究通过引入纤维与晶须增强、工艺参数的优化等方面,探索关键的制备技术并生产出性能优于传统钨铜材料的、符合更高要求的钨铜复合材料。实验采用溶解度高的偏钨酸铵和硝酸铜为前驱体,经喷雾热解-共还原法制备出超细W-20Cu复合粉末。将C纤维(CO、SiC晶须(SiCw)、SiC纤维(SiCf)通过真空气相沉积法镀上一层钛或氮化钛。所制得的W-20Cu粉末经行星式球磨机球磨后分别与适量经镀膜处理的Cf、SiCf、SiCw混合并超声分散,在不同的工艺制度下通过热压烧结、放电等离子(SPS)烧结制得W-20Cu复合材料。实验结果得出： 1)由喷雾热解-共还原法制备超细W-20Cu复合粉末,经热压烧结的掺杂0.6wt.%镀钛SiCw的W-20Cu复合材料的各项性能分别达到了：抗弯强度1197MPa,致密度99.1%,热导率221 W·m-1.K-1。 2)由喷雾热解-共还原法制备超细W-20Cu复合粉末,经SPS烧结的掺杂0.8wt.%镀氮化钛SiCf的W-20Cu复合材料的各项性能分别达到了：抗弯强度1200 MPa,致密度98.5%,热导率235 W·m-1.K-1。 3)由喷雾热解-共还原法制备超细W-20Cu复合粉末,经SPS烧结的掺杂1.0wt.%镀钛Cf的W-20Cu复合材料的各项性能分别达到了：抗弯强度1061MPa,致密度98.5%,热导率244 W·m-1·K-1。 4)相比W-20Cu合金,掺杂0.6wt.%镀钛SiCw的W-20Cu复合材料的抗弯强度、导热性分别提高了49.6%和22.2%;掺杂0.8wt.%镀氮化钛SiCf的W-20Cu复合材料的抗弯强度、导热性分别提高了50.0%和30.6%;掺杂1.0wt.%镀钛Cf的W-20Cu复合材料的抗弯强度、导热性分别提高了32.6%和24.4%。 本研究为SiCw、SiCf和Cf的表面处理工艺及其在钨铜复合材料中的应用做了有益的尝试和探索,为高性能钨铜复合材料的产业化和工业应用提供了一定的实验基础和依据。

关键词： 激光照射   能量密度   SiC晶须   晶须形态  

摘要： 以激光为热源,以SiC纳米颗粒材料为前驱体,进行了激光照射下SiC纳米颗粒原位生长晶须的试验,利用SEM对晶须形态进行了分析,分析结果表明激光能量密度是SiC晶须形态变化的主要因素,激光能量密度较小时,晶须形态常为圆锥状、短棒状、丝状,能量密度较大时晶须形貌常见于网状,团簇状等。在样品的不同照射区域,晶须的形态各不相同。

关键词： 碳化硅晶须/氧化铝   碳热还原反应   高岭石   插层复合物  

摘要： 以二甲基亚砜(dimethylsulfoxide,DMSO)为插层剂制得高岭石/DMSO插层复合物,将苯乙烯单体与高岭石/DMSO插层复合物进行置换反应,成功地将苯乙烯单体引入高岭石层间,层间苯乙烯在加热条件下聚合,制得高岭石/聚苯乙烯插层复合物。以高岭石/聚苯乙烯插层复合物为原料,在氩气保护气氛下,于1500℃碳热还原反应制备碳化硅晶须/氧化铝(SiCw/Al2O3)复相陶瓷粉体。结果表明:在高岭石/聚苯乙烯插层复合物中,高岭石的层间距由0.717nm扩张到1.130nm,插层率接近100%,插层作用影响了层间羟基基团的振动,使其键合方式发生改变。X射线衍射和扫描电镜分析表明:合成出SiCw/Al2O3复相陶瓷粉体中SiC和Al2O3为主晶相,SiC呈晶须状,其直径≤200nm,长度≥3μm。

关键词： Silicon carbide   Whisker   Vapor-solid mechanism   Carbon fabric   Mapping   Networking structure   Filter   SILICON-CARBIDE WHISKERS   RICE HULLS   COMPOSITES   DEPOSITION  

摘要： beta-silicon carbide whiskers have been synthesized on a carbon fabric by a vapor-solid (VS) mechanism using the Chemical Vapor Infiltration (CVI) process. Optimum processing conditions for SiC whisker growth were determined by mapping of SiC deposition behavior. SiC was deposited on a carbon fabric substrate as a film or whiskers, depending on processing conditions. The mean diameter and line density of the whiskers was the highest at an input gas ratio of 50. As temperature increases, the mean diameter of the whiskers increased and the line density of whiskers decreased. In the optimum processing conditions, whiskers grew uniformly with high growth density and formed a networking structure between each of the carbon filaments resulting in a structure suitable for filter applications. (C) 2009 The Ceramic society of Japan. All rights reserved.

关键词： 热障涂层   微弧等离子喷涂   碳化硅晶须   复合涂层   抗热震性能  

摘要： 运用微弧等离子喷涂制备了碳化硅晶须(SiCw)掺杂部分稳定ZrO2(YPSZ)复合热障涂层(CTBCs),对涂层进行了显微组织观察、EDS分析、XRD分析和抗热震性能试验.喷涂过程中,复合粉末里的部分SiCw在高温下分解产生的气体夹杂在熔融的颗粒内形成气孔,另一部分沉积在涂层中起到降低热应力和钉扎、桥联作用.结果表明,随着粉末中SiCw含量的增加,复合陶瓷层的孔隙率呈增大趋势;复合涂层的抗热震性能优于单纯氧化锆涂层,SiCw含量为20%的复合涂层的抗热震性能最优.

关键词： Si3N4   SiC晶须   热力学   机理  

摘要： 对氮化硅转化法制备碳化硅晶须的反应过程进行了热力学分析;采用氮化硅为硅源,石墨、活性炭和炭黑为碳源,氧化硼作为催化剂,利用氮化硅转化法分别在1500℃、1550℃、1600℃合成碳化硅晶须,通过X射线衍射和扫描电子显微镜分析合成晶须的特征。结果表明:合成反应在1450℃以上可以发生,且随着温度的升高,平衡常数急剧增加,SiC晶须直径变大;以活性炭和炭黑等较高活性的碳源代替石墨可以提高晶须的质量和生成量,通过对晶须合成过程的分析,推测晶须的生长属于螺旋位错生长机理。

关键词： 碳化硅   晶须   制备工艺   热力学分析  

摘要： 晶须是在人工控制条件下,以单晶形式生长的一种短纤维,其长径比很大,一般都大于10,直径非常小(0.1～10um),其原子排列高度有序,晶体结构近乎完整,因而强度近乎于完整晶体的理论值。在所有陶瓷晶须中,SiC晶须以其优异的性能被用来增强陶瓷基和金属基复合材料。因此,各国学者对晶须的研究和开发受到高度重视。 本文首先研究不同的硅源和碳源对合成晶须的影响。然后以硅微粉,石墨,NaAlF为原料,研究了SiO-C-NaAlF体系中,不同工艺条件下对合成晶须的影响。采用XRD和SEM等研究手段对生成的产物进行了表征。 研究结果表明:以纯度高的埃肯硅微粉为硅源,石墨为碳源所合成的晶须质量较好,石墨的粒度不能过小或过大,在100目左右时生成晶须的质量最好。温度过低无法形成晶须(如1300℃),在1500℃的温度下形成的晶须质量最好。随着保温时间的延长,所得晶须直径增大,长径比增大。Si/Al比从2∶1增大到8∶1的过程中,晶须直径先增大再减小。Si/Al比为4∶1时,合成晶须的质量最好。 对晶须合成过程进行了热力学分析,研究了SiO和CO分压对合成反应的影响,结果表明:CO和SiO分压对反应体系中各相稳定性和过饱和度的影响。平衡时SiO气体的分压是相当大的,其分压大约为10atm到1atm之间。随着CO分压的减小,SiC合成反应的开始温度逐渐降低。随着P增大,过饱和度增大,当P为10atm时P要小于10atm,才能使过饱和度∑大于10,所以CO和SiO的分压要控制在一定范围内,满足晶须生长的要求。 生长机理最有可能是二维气-固成核生长机理,在气-固界面SiC通过二维成核生成片状晶芽,台阶在驱动力作用下沿光滑界面运动,沿(111)面最终生长成晶须。

关键词： 碳化硅晶须   SiO2微粉   石墨   粒度   机理  

摘要： 分别以SiO2微粉、石英砂和高岭土为硅源,用不同粒度的石墨为碳源,Fe2O3、H3BO3和NaCl作为催化剂,采用碳热还原法制备了碳化硅晶须.通过扫描电镜和电子探针分析晶须的形貌和组成,研究了3种硅源、不同种类的催化剂和不同粒度的石墨对SiC晶须生成及形貌的影响,探讨了晶须的生长机理.结果表明:选用SiO2微粉作为硅源,H3BO3作为催化剂所合成的SiC晶须生成量和形貌都较好;不同粒度的原料会在反应空间和反应速度上对晶须的生成产生不同的影响,当石墨粒度为100目时效果较好;在晶须的顶端发现催化剂熔球,推测合成机理为VLS机理.

关键词： 碳化硅晶须   纳米   制备方法  

摘要： 碳化硅纳米晶须的制备方法,分为固相材料法、气相材料法和液相材料法。分析了各种方法的机理、工艺和特点。对碳化硅纳米晶须的未来研究作了展望。

关键词： 碳化硅晶须   分散   聚乙烯亚胺:聚丙烯酰胺  

摘要： 以蒸馏水、乙醇与乙二醇的混合液为分散介质,聚乙烯亚胺(polyethylene imine,PEI)、非离子型聚丙烯酰胺(nonionic polyacry lamide,PAM)为分散剂,对碳化硅晶须(SiCw)悬浮液的均匀稳定分散性进行研究。结果表明:以75%(体积分数)乙二醇与25%(体积分数)无水乙醇的混合液为分散介质,分散效果最佳;添加1.5%(质量分数)PEI时,SiCw能在pH=4～10的范围内实现均匀稳定分散,添加0.1%～0.3%(质量分数)PAM时,仅在pH=8～10,能实现SiCw均匀稳定分散。