关键词： 钨镁复合材料   碳化硅晶须   热挤压工艺   组织结构   力学性能  

摘要： 本文通过挤压铸造碳化硅晶须增强镁基复合材料的挤压变形工艺研究，确定SiCw/Mg复合材料的最佳热挤压变形工艺。采用光学显微镜、扫描电镜、透射电镜、X射线衍射、中予衍射以及硬度、拉伸、压缩试验等分析测试手段研究了SiCw/Mg复合材料挤压板材、棒材、管材及T型材的微观结构、织构和力学性能;利用加载热循环试验装置对铸态和挤压态SiCw/Mg复合材料进行了热循环试验，研究了SiCw/Mg复合材料组织结构和力学性能的影响。\n SiCw/Mg复合材料的热挤压工艺研究表明:挤压温度和挤压速率过高均会导致复合材料表面出现宏观裂纹。SiC w/AZ91镁基复合材料的最佳挤压工艺为:挤压温度350-380℃，挤压速率为5-10mm/min。采用此工艺成功挤压了质量优良的SiCw/Mg复合材料棒材、板材、T型材和管材。\n 热挤压态SiCw/Mg复合材料中，基体镁合金和SiC晶须的界面结合良好。挤压铸造过程中形成的细小弥散界面反应物MgO未发生明显变化。挤压变形导致复合材料基体中位错密度增加，同时在碳化硅晶须附近的基体中发生再结晶，形成细小的再结晶晶粒。SiCw/Mg复合材料热挤压变形后，晶须产生明显的定向分布，晶须轴向近似与复合材料挤压方向平行，形成以<111>为轴的纤维织构;基体中形成了ED//<11(200>的典型丝织构。复合材料中基体合金的丝织构强度比未增强合金低，这可能是由于碳化硅晶须的加入，导致复合材料中基体合金的变形行为与未增强合金有所不同。挤压板材中基面织构的分散度要明显小于挤压棒材。由于挤压圆棒的应力应变为轴对称状态，基面的取向自由度较大，基面可绕挤压方向发生360°转动，基面法向沿TD方向偏转。而对于挤压板材，由于应力应变不对称，基面平行于挤压板面，基面的取向自由度较小。\n SiCw/Mg复合材料热挤压变形后，其纵向屈服强度、抗拉强度和弹性模量均显著高于铸态材料。相同挤压变形温度和挤压速率条件下，其性能主要与挤压比有关，挤压比最大(24∶1)时SiCw/AZ91挤压板材的抗拉强度最大，达到559MPa;而挤压比最小(4∶1)时挤压T型材的抗拉强度最低，为438MPa。挤压比越大，晶须沿挤压方向的定向排布程度越大，基体合金中丝织构越强，晶粒尺寸越细，相应使强度和模量越高。与挤压态镁合金一样，平行于挤压方向变形时，挤压态SiCw/Mg复合材料的压缩屈服强度也明显低于拉伸屈服强度。但复合材料的拉压屈服强度的比值即σ0.2(拉伸)/σ0.2（压缩）比未增强的基体合金小。这主要是由于碳化硅晶须的加入，导致基面平行于挤压方向的织构减弱，在一定程度上抑制了孪晶的形成，使得孪生在压缩变形中的作用有所减弱。\n 加载热循环后，铸态SiCw/AZ91和SiCw/MB15镁基复合材料的力学性能变化趋势相似，拉伸性能的降低幅度均很小，复合材料保持了其优异的力学性能。复合材料的拉伸性能降低主要来自于基体合金微观结构的变化，即基体合金中析出相的粗化而导致的过时效，以及基体合金中发生的回复。加载热循环后，挤压态SiCw/AZ91镁基复合材料的抗拉强度和弹性模量的下降幅度较大，除基体合金过时效和形成回复亚结构外，复合材料界面结合强度的降低，也是导致热循环后挤压态复合材料拉伸性能降低的重要原因。挤压态复合材料中，平行于晶须长轴的复合材料界面处较大的内应力可能是导致界面结合强度下降的主要原因。

关键词： 碳化硅   晶须   双重加热   二氧化硅  

摘要： 给出了一种低成本、规模化生产碳化硅晶须的方法。以炭黑和二氧化硅微粉为原料,对双重加热法合成碳化硅晶须进行了研究。确定了合成工艺的优化参数:二氧化硅与炭黑质量比为1.5∶1,以三氧化二铁为催化剂,用量为二氧化硅原料总质量的2%,合成温度为1 250℃,合成时间为1.5 h。该工艺条件下可以得到平均直径为0.6μm、平均长度为30μm、生成率达80%的碳化硅晶须。与常规加热相比,双重加热技术具有节能、省时、生成率高的优点。

关键词： 复合材料   碳纳米管   碳化硅晶须   准原子层沉积   硅膜  

摘要： 在制备复合材料中,碳纳米管和碳化硅晶须易受到空气和基体材料侵蚀而失效。通过给碳纳米管和碳化硅晶须包裹硅保护层可有效地解决这个问题。本论文采用准原子层沉积方法,利用硅烷的原位热分解在碳纳米管和碳化硅晶须表面镀覆硅膜。硅膜厚度通过调整每次循环中导入反应室硅烷气体的数量和循环次数控制在纳米尺度范围。 通过X射线衍射、透射电镜和拉曼光谱对硅镀层的相组成和结构进行分析。结果表明:硅以立方相多晶形式存在。准原子层沉积方法实现了均匀镀硅。 DSC/TG分析表明碳纳米管的起始氧化温度为571.2 oC,硅碳纳米管的起始氧化温度高达676.3 oC,比未镀覆的碳纳米管要高大约101.5 oC。硅镀层越厚,碳纳米管的质量损失越少,硅对碳纳米管的保护作用越强。镀硅碳化硅晶须样品的起始氧化温度也有所升高,这说明硅镀层有效的提高了碳纳米管和碳化硅的热稳定性,对样品起到了一定的保护作用。 未镀硅碳纳米管和碳化硅晶须、镀硅碳纳米管和碳化硅晶须为增强体,硼硅玻璃-氧化铝和金属铝分别为基体热压烧结制成复合材料。抗折强度实验表明,镀硅的碳纳米管和碳化硅晶须增强的硼硅玻璃-氧化铝复合材料抗折强度比未镀硅样品分别高17.65%和23.86%。镀硅碳化硅晶须增强的铝基复合材料抗折强度,明显比未镀硅碳化硅晶须增强的样品高24.13%。这表明硅镀层避免了碳纳米管和碳化硅晶须在热压烧结过程中的失效。

关键词： 阻尼性能   镁基复合材料   G-L位错模型   热挤压  

摘要： 本文采用商业纯镁、AZ91D以及Mg-1%Si三种合金作为基体合金;以β-SiCw为增强体,采用挤压铸造工艺,分别制备了20%SiCw/Mg、20%-SiCw/Mg-Si、20%SiCw/AZ91D、30%SiCw/Mg-Si四种镁基复合材料;并对20%SiCw/Mg-Si、20%SiCw/AZ91D在648K进行了常规的热挤压变形。利用拉伸试验测试了材料的力学性能,采用机械动态分析仪(DMA-Q800)测试了材料的阻尼性能,采用金相显微镜观察了基体合金的微观组织,利用扫描电镜对变形前后的晶须分布情况以及各材料的拉伸断口进行了观察,利用透射电镜,对复合材料的界面结构和位错组态进行了观察,采用荧光光谱分析手段对挤压铸造前后AZ91D的成分进行了测量。 研究结果表明,三种以不同合金为基体的复合材料具有类似的界面结构;复合材料的力学性能依赖于基体合金的力学性能和铸造性能。此外,热挤压变形导致晶须沿挤压方向排列,提高了材料的力学性能。 对室温阻尼-应变振幅的曲线研究表明,室温下,镁基复合材料的阻尼性能对应变振幅的依赖性均表现出独立和依赖两个区域;并且曲线可以采用G-L位错钉扎模型给予很好的解析。对阻尼-温度-频率曲线的研究表明,镁基复合材料的阻尼性能随温度的升高而增加,随频率的降低而增加;并且随温度变化中分别于120oC、220oC出现两个温度峰,对比分析表明,前一个峰来源于基体合金中大量位错沿基面滑移;后一个峰,源于基体合金和增强体之间相界面的微滑移。 对热挤压后材料的阻尼性能研究发现,热挤压变形后,材料的阻尼性能随应变振幅、温度、频率的变化趋势没有改变;但热挤压降低了材料的室温阻尼性能,而随温度的增加,热挤压变形后的材料的阻尼性能逐渐高于挤压前的材料的阻尼性能;此外,热挤压对两个温度峰的形貌和位置有所影响;挤压后,较低温度的峰为基面位错的运动导致,而温度较高的峰则为几方面因素共同作用导致。 依据挤压铸造态复合材料和基体合金的阻尼性能,对复合材料的阻尼性能混合法则进行了讨论,发现其在定性分析上是合理的,不能给予准确的定量计算。

关键词： 铝锆碳滑板   炭黑   碳化硅晶须   微孔   材料性能   微孔结构   原料   炭素   SiC晶须   超细  

摘要： 研究比较了粒度<25nm的炭黑A、粒度<50nm的炭黑B及粒度<0.147mm的鳞片石墨3种炭素原料对铝锆碳滑板材料的性能及微孔结构的影响,并采用扫描电镜观察材料中原位生成SiC晶须的显微结构变化。结果表明:由于炭黑A和炭黑B的粒度细,它们在烧结过程中与硅粉更容易发生反应原位生成SiC晶须;SiC晶须发育良好,填充气孔,使试样中直径d<1μm的微孔数量大大增加,同时提高了试样的强度。因此,添加炭黑A、炭黑B的试样的性能优于添加鳞片石墨的,而以添加炭黑A的最好。

关键词： 碳化硅   晶须   合成   机理  

摘要： 以炭黑和SiO2微粉为原料,利用双重加热炉合成了碳化硅晶须,提出了合成工艺的优化参数。研究表明:以Fe2O3为催化剂,原料SiO2:C=1.5:1,在较低合成温度1250℃、较低合成时间1.5h内可以获得平均直径为0.6μm、平均长度为30μm、生成率达80%的碳化硅晶须;碳化硅晶须的合成主要遵循气-液-固生长机理。

关键词： 碳化硅晶片   双重加热炉   碳化硅晶须  

摘要： 碳化硅晶须和晶片都是陶瓷基、金属基、树脂基复合材料的理想增强体,与碳化硅晶须相比,有关碳化硅晶片制备与应用的报道相对较少。论述了碳化硅晶片在复合材料中的应用,比较了国内外碳化硅晶片的各种制备技术。阐明了加热方式对碳化硅晶片制备的影响。指出低成本、新型热源的开发与推广应用有利于实现碳化硅晶片的规模化生产。

关键词： 碳化硅晶须   制备方法   工业制备   微粉   生产工艺   工业化生产   原料混合   合成反应   原料来源   制备工艺  

摘要： 本发明涉及一种工业制备碳化硅晶须和微粉的方法，它是将石墨与共其他工业用碳质和硅质原料混合后，将入工业SiC冶炼内进行合成反应，用石墨作导电发热体制备碳化硅晶须和微粉。该方法原料来源丰富廉价，生产工艺简单，可大批量工业化生产，其生产出来的晶须直径均匀，长径比大，异形晶少。因此，本发明具有制备工艺简单、制备投资小、生产成本低、产品质量好的特点。

关键词： 凝胶注模成型   碳化硅晶须   陶瓷复合材料   陶瓷悬浮体   坯体结构  

摘要： 本文主要研究了Al2O3陶瓷、SiCw/Al2O3陶瓷复合材料的凝胶注模成型工艺，着重分析了pH值、分散剂、固相含量、碳化硅晶须(SiCw)的长径比、SiCw的添加量和球磨时间对悬浮体粘度的影响，以及固相含量对坯体强度、密度和收缩率的影响，同时还分析了分散剂DP-518的用量对SiCw分散效果的影响以及引发剂和催化剂的用量对凝胶化时间的影响。通过对上述各种影响因素的优化制备出一系列低粘度(＜1Pa·s)、高固相含量(50vol％)、均匀分散的陶瓷悬浮体，成型出性能优良的坯体，并研究了坯体的显微结构。文中采用了两种SiCw：SiCw1，长径比为80-200；SiCw2，长径比为5-25。\n 对影响陶瓷悬浮体流变性的各种因素研究表明：在最佳分散条件下，利用分散剂DP-518的电空间稳定机制，可制得一系列稳定分散的Al2O3、SiCw/Al2O3陶瓷悬浮体。固相含量为50vol％的Al2O3陶瓷悬浮体，粘度为501.2mPa·s，固相含量为50vol％的SiCw1(10wt％)/Al2O3陶瓷悬浮体，粘度为757.9mPa·s，固相含量为50vol％的SiCw2(15wt％)/Al2O3陶瓷悬浮体，粘度为822.5mPa·s。SiCw的长径比和添加量会较大程度地影响悬浮体的粘度，适合凝胶注模成型的SiCw1的添加量为10wt％，SiCw2的添加量为15wt％。\n 对坯体的性能测试表明：Al2O3、SiCw/Al2O3陶瓷坯体密度大、强度高，能够满足一般机械加工的要求。固相含量为50vol％的Al2O3陶瓷坯体相对密度为52％，干坯强度为15.2MPa；固相含量为50vol％的SiCw1(10wt％)/Al2O3陶瓷坯体相对密度为50％，干坯强度为38.5MPa；固相含量为50vol％的SiCw2(15wt％)/Al2O3陶瓷坯体相对密度为50％，干坯强度为32.2MPa。\n 对坯体的显微结构分析表明：Al2O3、SiCw/Al2O3陶瓷坯体显微结构均匀，平均孔径约0.

关键词： crystalline silica   silicon carbide (SiC)   SiC fibre   OCCUPATIONAL-EXPOSURE   WITHIN-WORKER  

摘要： The main objective of the present paper is to report on the concentration of silicon carbide (SiC) fibres, crystalline silica and respirable dust in a Canadian SiC production plant and to compare the results with earlier investigations. The second objective is to tentatively explain the differences in concentration of the fibrogenic substances between different countries. The assessment of SiC fibres, dusts, respirable quartz and cristobalite was performed according to standard procedures. The highest 8 It time-weighted average concentrations of fibres were found among the crusher and backhoe attendants and the carboselectors with an arithmetic mean of 0.63 fibres ml(-1) for the former group and 0.51 fibres ml(-1) for the latter group. The results of respirable SiC fibres in the Canadian plant were lower than in the Norwegian and Italian industries. Most of the 8 It time-weighted average concentrations for quartz were less than or around the limit of detection of 0.01 mg m(-3). The maximum 8 h time-weighted average concentration for quartz was found among the carboselectors (0.157 mg m(-3)), followed by the labourers (0.032 mg m(-3)). Similarly, most of the 8 h time-weighted average cristobalite measurements were less than the limit of detection of 0.01 mg m(-3) except for the carboselectors where it was found to be 0.044 mg m(-3). The assessment of the Italian occupational settings exposure demonstrated elevated quartz concentrations, while cristobalite was absent. The authors have concluded that the investigations that were performed in the last two decades in this field by researchers from different countries seem to support that SiC fibres (whiskers) constitute a major airborne health hazard.