关键词： 硅粉粒度   铝锆碳   孔径分布   滑板   碳化硅晶须   氮化物  

摘要： 选用4种不同粒度的硅粉,借助于压汞仪、扫描电子显微镜和能谱分析仪等测试手段,研究了硅粉粒度(粒度按A(d50=336.9μm)、B(d50=123.5μm)、C(d50=19.5μm)、D(d50=2.21μm)依次变小)和含量(分别为1%、3%、5%、7%)对埋炭烧成铝锆碳材料的耐压强度、孔径分布和显微结构的影响。结果表明:1)硅粉粒度和含量影响着材料的耐压强度,随着硅粉含量的增加,材料的耐压强度增大;硅粉粒度减小有利于提高强度,但硅粉粒度太细,强度反而大大降低;2)硅粉粒度和含量控制着材料的物相组成和显微结构,随着硅粉粒度减小,碳化硅晶须生成量增加,其长径比降低,逐渐形成良好网络结构,孔径分布范围也由宽变窄,气孔直径大大降低,但硅粉太细,晶须分布反而稀疏,小气孔的比孔容积也呈增加趋势;加入合适粒度和含量的硅粉还有利于氮化物在材料内部的形成。

关键词： 炭黑   溶胶-凝胶   碳化硅晶须  

摘要： 以硅溶胶和炭黑为主要原料,采用溶胶-凝胶法制备了碳化硅晶须,探讨了不同的炭黑与二氧化硅的摩尔比、合成温度对碳化硅晶须形成的影响,通过XRD、SEM对热处理后的试样进行研究。结果表明:碳化硅晶须的形成温度高于1550℃,当温度达到1600℃时,反应产物均是碳化硅;当炭黑与二氧化硅的摩尔比为3.3时,碳化硅晶须形成的量最多,且晶须较细长。

关键词： 碳化硅晶须   陶瓷复合膜   饮用水处理   污水处理   过滤材料  

摘要： 碳化硅晶须增韧氧化铝基陶瓷复合膜 (简称 Al<,2>O<,3>/SiC<,w>复合膜) 是将传统陶瓷膜从微结构进行改良所得到的一种新型陶瓷膜材料。目前，尚未见到有关Al<,2>O<,3>/SiC<,w>复合膜的文献报道，本文针对其性能及其在水处理中的应用进行了初步的探讨。\n 本文按照10∶2∶1∶0.1 的比例将三氧化二铝、高岭土、可溶性淀粉和羟丙基甲基纤维素混合研磨，采用模压法制备陶瓷膜支撑体；溶胶膜则采用溶胶-凝胶法制备，在异丙醇铝水解的同时加入分散后的碳化硅晶须，水解作用后生成的溶胶浸涂在支撑体表面；然后干燥、烧结，制备成 A1203/SiC<,w>，复合膜。该膜的直径和厚度分别为4cm、0.5cm。利用电子显微镜等仪器设备对其微观结构和各项性能进行了测试，结果表明该复合膜具有良好的微孔结构和物理化学性能。\n 本文利用人工配水对Al<,2>O<,3>/SiC<,w>复合膜进行了安全与过滤性能测试，通过测定其对水中所含细菌、CODcr和悬浮物的去除率，检验了其在饮用水和污水处理中的应用效果。实验结果表明：(1)Al<,2>O<,3>/SiC<,w>复合膜用于饮用水净化处理是安全可靠的。该滤膜具有良好的过滤性能，对于尺寸大于0.

关键词： 碳化硅   晶须   气固反应机理  

摘要： 在1600℃不同真空度下,采用热蒸发硅的方法,在石墨基板和聚丙烯腈(PAN)炭纤维两种碳源基体原位生长具有一定取向的碳化硅纳米晶须——垂直于石墨片表面森林状和试管刷状碳化硅纳米晶须阵列。通过X射线衍射及场发射扫描电镜,发现晶须为3C-SiC,直径约100 nm,长度约50μm。炭纤维表面的产物顶端多为针尖状,而石墨片表面的产物多为六方棱柱状。因其纳米尺寸效应,在380 nm波长的光激发下,所制晶须在波长为468 nm附近出现光致发光峰。透射电镜、多点衍射电子衍射图表明,所制得的3C-SiC晶须为单晶,其生长方向为3C-SiC的[111]方向。基于反应过程中硅熔体与碳源分离的事实,讨论了3C-SiC晶须阵列生长的气固反应机理。

关键词： 碳化硅晶须   碳纤维   稻壳   诱导生长  

摘要： 以碳化稻壳为原料、碳纤维为诱导相制备碳化硅晶须。用X射线衍射、电子显微镜分析所制晶须的组成和形貌。结果表明:晶须依附于碳纤维生长,实现了晶须与反应残余物的自动分离。晶须为纯β-SiC晶须,直径为0.5～2μm,长度为100～500μm,表面光滑,在晶须中没有发现夹杂物及球晶,晶须的获得率为100%。晶须尖端平整,未出现催化剂溶球,说明晶须以气相合成机制生长。从热力学角度阐述了晶须气相结晶生长的机理。

关键词： 二硅化钼   碳化硅晶须   烧结动力学   韧化   热震   动态氧化  

摘要： 金属间化合物MoSi由于具有优异的高温抗氧化能力,而成为新一代航空发动机热端部件的热门候选材料。但MoSi的室温断裂韧性低,高温强度不足使其还不能立即应用于该领域。并且航空发动机热端部件的服役环境非常恶劣,需经受温度的急剧变化和高温燃气流的冲刷。所以MoSi的抗热震性和抗动态氧化能力也是必须考察的重点。 碳化硅晶须(SiCw)是缺陷很少的陶瓷单晶体,它具有很大的长径比。因此碳化硅晶须具有优异的力学性能,其拉伸强度达到14GPa,弹性模量能够达到700GPa,是一种很理想的陶瓷增韧体。采用SiCw增韧MoSi,改善MoSi的本征脆性,并提高其抗热震性具有重大的实用价值。 为提高MoSi粉体烧结的本征驱动力,采用湿法球磨的方法将MoSi粉体的中位粒径降低到1.80μm。选用非离子型分散剂聚乙二醇和无机电解质类分散剂焦磷酸钠做为SiCw的分散剂,选用无水乙醇做为SiCw的分散介质。采用超声振动加球磨混合的方法对SiCw进行分散。实验结果表明SiCw在基体MoSi中的分散效果良好。在1600℃的烧结温度和30MPa的烧结压力下,保温时间1h热压烧结制备了MoSi\SiCw和MoSi\SiCp复合材料。通过对体系的烧结动力学研究,发现SiCw含量为30vol%的试样的致密化速率曲线明显不同于SiCw含量为0vol%和10vol%的试样。晶须含量对烧结致密化影响明显,而晶须的形状对烧结的影响不明显。 通过力学性能的测试发现SiCw的加入明显改善了MoSi的力学性能。复合材料的断裂韧性随SiCw含量的提高而上升。由于SiCw竹节状的外形和热膨胀失配引起的残余压应力,SiCw和MoSi界面解离困难,限制了晶须桥联和晶须拔出等重要韧化机制作用的发挥。主要的韧化机制是裂纹偏转、晶粒细化和残余应力韧化。 使用氧-乙炔烧蚀实验装置考察材料的抗热震能力和动态氧化能力。理论计算表明:强度的提高是MoSi\SiCw复合材料抗热冲击断裂性提高的主要原因,而热膨胀系数降低则是MoSi抗热震损伤性提高的主要原因。尽管理论计算表明SiCw的加入能提高MoSi的抗热震性,但在实际的热震测试中,试样均发生了热震破坏。即使是SiCw含量高达30vol%的MoSi\SiCw复合材料也还是不能有效地抵抗热冲击破坏。 1710℃动态氧化条件下MoSi\SiCw表面生成致密的SiO保护层,4min内没有烧蚀。1817℃,表面的SiO氧化层发生了严重退化。

关键词： SiC晶须   一维纳米材料   阵列结构   热蒸发  

摘要： 碳化硅(SiC)纳米晶须不仅拥有SiC材料的宽带隙、高临界击穿电场、高热导率、高载流子迁移率等特点，而且还兼具了晶须的一系列优良特性，以及一维纳米材料在光、电、热、磁及机械性能等方面不同于普通块体材料的奇特性质，在光学材料、复合材料、传感器、催化剂等方面有重要应用，具有有序阵列结构的SiC纳米晶须还可能成为新一代高分辨的显示材料和发光材料。对有阵列结构的一维SiC纳米晶须的制备、性能、生长机理及应用进行系统研究不论在科研还是实际应用方面都具有重要的意义。 本文主要围绕有阵列结构的一维SiC纳米晶须的制备展开，采用纯硅熔体的热蒸发法，在无催化剂作用的情况下，在碳纤维和石墨片等不同碳源的基体上，合成了多种不同形貌的SiC纳米晶须阵列;测试并分析了合成产物的组分、结构、光致发光性能;研究了实验条件对形貌及阵列结构的影响;并在此基础上，对其生长机理进行了探讨。 研究结果表明，碳源及真空度的不同对SiC晶须的形貌及阵列结构有重大影响：碳纤维基体上制得的SiC晶须具有针尖状的头部形貌，呈试管刷状阵列结构，而石墨片上合成的SiC晶须呈六棱柱状形貌，取向较不规整，但基本具有垂直石墨片表面的阵列结构;碳纤维上合成SiC晶须对真空度的要求较高，只在低真空下能制得大量产物，而石墨片上则在高和低真空下均能合成大量SiC晶须。生长温度对实验结果影响不大，温度的不同对晶须生长的快慢有所影响，进而体现在所制得的晶须的长短上有所不同。反应时间不同，得到不同反应阶段的产物，从其形貌上的区别，结合实验事实分析了不同形貌SiC纳米晶须的形成机理。此外，在各种不同实验条件下制得的一些有特殊形貌的产物，经分析，特殊形貌的形成与制备方法、碳源的结构、基体的表面光洁度、真空度、实验过程中的气体流动情况等因素有关。 论文还对两种碳源基体上制得的SiC纳米晶须进行室温下的光致发光(PL)实验，以研究其发光性能。结果表明SiC纳米晶须PL峰均发生了蓝移，这可能是量子尺寸效应所导致的，当然，进一步的研究是必要的。 采用无催化剂纯硅熔体的热蒸发法制备SiC纳米晶须，原材料易得，方法简便，所得到的SiC纳米晶须呈阵列结构，是SiC纳米材料制备的有意义的尝试。

关键词： 炭/炭复合材料   防氧化涂层   包埋法   料浆法   碳化硅晶须   硅化物   玻璃涂层   氧化行为   失效机理  

摘要： 炭／炭(C／C)复合材料具有优异的高温性能，在航空航天等领域有极其广阔的应用前景。高温易氧化是C／C复合材料作为热结构材料使用的瓶颈问题，而防氧化涂层是解决这一难题的有效手段。本文以研制C／C复合材料高温防氧化涂层为研究目标，采用包埋法、料浆法等制备了SiC晶须增韧硅化物涂层以及SiC／玻璃双层涂层，借助XRD、SEM、EDS等测试手段分析了涂层的相组成、微观形貌与元素分布，考察了涂层的防氧化与抗热震性能，研究了热震与氧化对涂层试件力学性能的影响，并对涂层的防氧化机理与失效原因进行了研究，主要研究内容与结果如下： 采用两次包埋法制备出SiC-CrSi双相涂层，研究了该涂层的微观结构及防氧化性能，着重探讨了Si／Cr比对涂层微观结构及抗氧化性能的影响，表明CrSi连续相有效填充了SiC涂层中的孔隙与裂纹，提高了涂层的致密性;随着包埋原料中Cr／Si质量比的增大，涂层中SiC含量逐渐减少，CrSi连续相含量增加，裂纹尺寸增大;防氧化能力表现出先提高后降低的趋势。 采用料浆法与包埋法制备出SiC晶须增韧SiC-CrSi涂层，研究了SiC晶须含量对涂层微观结构、抗氧化性能及抗热震性能的影响;讨论了SiC晶须增韧SiC／Si-Cr涂层试件在不同温度下的氧化行为，并对涂层的氧化失效机制进行了分析，结果表明：随着料浆中SiC晶须含量的增加，制备的SiC晶须增韧SiC-CrSi涂层裂纹尺寸减小，厚度降低，涂层中CrSi相含量先增后减，涂层防氧化能力表现出先提高后下降的趋势;当SiC晶须含量为15wt．％时，涂层具有较好的防氧化与抗热震性能，且该涂层在1500℃时表现出相对较好的防氧化能力，氧化50小时后涂层试件失重率仅为0.66％;涂层试件的氧化失重主要是山于在高温←→室温的热循环过程中氧通过涂层中的裂纹扩散至基体表面氧化C／C所引起的。 采用料浆法与包埋法制备出SiC晶须增韧Si-SiC涂层，着重研究SiC晶须含量对涂层微观结构、抗氧化性能及抗热震性能的影响;并对涂层制备工艺进行了优化，研究SiC晶须增韧Si-SiC涂层试件热疲劳行为，分析涂层的氧化失效机制，结果表明：涂层中游离硅的存在有利于阻碍裂纹的扩展，在涂层与基体界面处形成了一层SiC-C梯度过渡层;SiC晶须含量为10wt．％制备的SiC晶须增韧Si-SiC涂层具有优良的防氧化性能，在1500℃静态空气中可对C／C复合材料有效保护310小时以上，在1600℃静态空气中可对C／C复合材料有效保护128小时;涂层试件经历1600℃静态空气3分钟←→100℃沸水热循环50次后试件失重2.76％，弯曲强度保持率为74.5％，其失重和弯曲强度下降是由于C／C基体被氧气和水蒸气氧化引起的。 采用料浆法与包埋法相结合，在C／C复合材料表面制备出SiCw晶须增韧MoSi-SiC-Si多相涂层，探讨了晶须含量、制备温度等对涂层微观结构及防氧化性能的影响规律，研究了涂层对试件力学性能的影响，结果显示：当SiCw含量为10wt．％，料浆法制备温度为1800℃，包埋法制备温度为2000℃所制备的涂层具有较为理想的防氧化性能，1500℃静态空气中氧化240小时后的氧化失重率仅为0.33％;试件的弯曲强度提高，经1500℃←→室温热震10次以及1500℃氧化60分钟后，涂层试件的弯曲强度保持率分别为81.97％和89.63％，涂层试件氧化后弯曲强度下降主要是由于环境中的氧通过涂层中的裂纹与孔洞等缺陷扩散而氧化C／C基体所引起的。 采用两次包埋法制备出BO改性SiCw-MoSi-SiC涂层，研究了BO含量对涂层性能的影响，结果表明，当BO含量为5％时，涂层具有较好的防氧化能力，经1500℃氧化242小时后试件增重0.18％。该涂层在1600℃←→400℃变温氧化阶段防氧化能力较差的原因是涂层在800℃附近存在尺寸较大的开放性裂纹。 以硅溶胶为粘结剂，以BC和玻璃粉为主要原料，采用料浆法在C／C复合材料SiC内涂层表面制备出适用于900℃防氧化的玻璃外涂层，研究了BC含量及SiC内涂层结构对涂层性能的影响，分析了涂层的防氧化失效原因，结果显示：BC含量为10wt．％以及SiC内层为采用两步包埋法制备的致密涂层时，SiC／玻璃涂层具有较好的防氧化性能，试件在900℃静态空气中氧化100小时后失重率仅为0.14％，玻璃涂层在氧化温度下的缓慢挥发是涂层试件在氧化过程中表现为微量失重的主要原因。 采用料浆法在多孔β-SiC过渡层表面制备出适用于1300℃防氧化的玻璃密封层，研究了涂层的微观结构及防氧化性能，分析了涂层氧化失效机制。密封层的结构为MoSi相分散于硼硅酸盐玻璃相中;带有β-SiC／玻璃密封层的C／C试件在1300℃的静态空气中氧化150小时以及经20次1300℃←→室温急冷急热循环后，涂层试样的氧化失重率仅为

关键词： 炭黑   分散   碳化硅晶须   改性树脂   性能  

摘要： 本文研究了炭黑在硅溶胶中的分散以及溶胶-凝胶法制备了碳化硅晶须,同时也研究炭黑在酚醛树脂中的分散及各种改性树脂的制备,探讨了改性树脂对低碳镁碳砖性能的影响。 以炭黑和硅溶胶为主要原料,采用溶胶-凝胶法制备了碳化硅晶须。研究了分散剂对炭黑分散性能的影响;探讨了不同的炭黑与二氧化硅的摩尔比、合成温度及催化剂对碳化硅晶须形成的影响。结果表明,炭黑与分散剂的质量比为1:0.45时炭黑的分散最好;碳化硅晶须的形成温度高于1550℃,当温度达到1600℃时,反应产物均是碳化硅;当炭黑与二氧化硅的摩尔比为3.3时,碳化硅晶须形成的量最多,且晶须较细较长;引入FeO作为催化剂,能降低SiC的生成温度,同时对SiC的形貌有很大影响。 以炭黑、BC、纳米SiO、热固性酚醛树脂、电熔镁砂、超细石墨为主要原料,研究炭黑在树脂中最佳分散以及以炭黑、BC、纳米SiO作为改性剂对酚醛树脂进行改性,以此为基础,研究改性树脂对低碳镁碳砖性能的影响。结果表明,当炭黑、酚醛树脂、分散剂的质量比为1:4:0.7时,炭黑在树脂中的分散效果最好;作为改性剂,炭黑、纳米SiO、BC+纳米SiO+炭黑使得树脂的残碳量减少,BC使得树脂的残碳量增加,改性树脂碳的抗氧化性能提高;以BC改性树脂为结合剂的镁碳砖表现出良好的常温力学性能。

关键词： 碳化硅晶须   制备   无限微热源法   性能  

摘要： 采用气(V)-液(L)-固(S)反应法(简称VLS法),用廉价的煤、石英、石油焦、石墨等为原料在无限微热源炉中成功合成出具有高强度、高硬度和高结晶性能的碳化硅材料;该材料可广泛用作耐磨材料,耐高温材料,半导体电子材料以及航天航空所需的增强增韧型特种复合材料。并运用SEM,XRD,Zeta等分析测试技术对S iCw和S iCp的形态、显微结构和Zeta电位等性能进行了研究。