关键词： 碳化硅晶须   复合材料   热压烧结   热等静压   TEM   力学性能  

摘要： 本论文主要分为两个部分：一是SiC晶须(SiCw)制备工艺的研究;二是利用自制SiC与Cu粉,采用粉末冶金方法制备SiC/Cu复合材料。采用普通的稻壳,在1450-1700℃利用反应烧结方法,制备出长度约为10-120gm的SiC晶须。实验发现高温有利于SiC晶须形核与长大,能够增大长径比,增强SiC晶须分散性。SiC晶须表面光滑、缺陷少,经过除碳、酸洗等化学处理工艺可以获得较为纯净的SiC晶须。经过XRD分析发现存在两种结构的SiC:α-SiC和P-SiC。在1450℃下,SiC晶须以VS机理生长方式进行生长,但随着温度升高,在1550℃时,SiC晶须以更高效的VLS反应机理进行形核长大。研究发现SiC晶须制备最佳温度在1550-1600℃之间。采用自制SiC粉末与电解铜粉,经过球磨混粉、冷冻干燥后,利用真空热压和热等静压的方式制备出不同SiC含量的(1wt%、3wt%、5wt%)的SiC/Cu复合材料。采用XRD和TEM分析复合材料的物相结构和界面关系;利用光学显微镜(OM)、SEM和EDX观察复合材料的微观组织和化学成分。对复合材料进行致密度、电导率、力学性能如硬度、拉伸、压缩、剪切以及摩擦磨损性能的研究。探索加工工艺、SiC含量对复合材料的组织与性能的影响。实验发现,在27.7 MPa压力下,900℃热压烧结1小时能够制备出致密度良好的SiC/Cu复合材料。SiC含量为1wt%的复合材料与其他含量的复合材料相比,组织分布最为均匀,致密度达到95.4%,抗拉强度达到了最佳,综合性能较为优越。利用TEM对复合材料进行分析,SiC与Cu基体之间并没有发生有害的界面反应,界面平直干净。通过SAED和HRTEM分析,发现了α-SiC和β-SiC。在热压制备的SiC/Cu复合材料体系中,随着SiC含量的增加,材料的致密度有所下降,孔隙率上升,组织中弥散相团聚几率增加,但材料硬度和压缩强度有所上升。当含量为5wt%SiC时,硬度达到最大值为95 HV。材料的压缩强度也达到最大为143MPa。通过曲线拟合得到孔隙率与材料的抗拉强度的关系式。利用热等静压(800℃×120MPa×1h)获得完全致密的SiC/Cu复合材料,其力学性能普遍优于热压制备SiC/Cu复合材料,材料的导电性较好。随着SiC含量增加,复合材料断裂方式由韧性断裂逐渐转变为脆性断裂。SiC颗粒的加入能产生第二相强化的效果并能使材料的塑性变形抗力增大,SiC晶须通过晶须拔出、裂纹偏转桥接、阻碍塑性变形等方式来起到增强SiC/Cu复合材料的作用。对致密度较好的SiC/Cu复合材料进行了摩擦磨损实验,结果表明,在载荷一定时,材料磨损率随着转速的增加而提高;转速一定时,材料磨损率随着载荷增加而增加,在磨损过程中形成耐磨机械混合层。随着载荷的增加,复合材料的摩擦磨损机制由磨粒磨损逐渐变为粘着磨损、氧化磨损,SiC能够提高复合材料的抗磨损能力。

关键词： 复合钎料   显微组织   润湿性能   机械性能   金属间化合物  

摘要： 通过往钎料基体中引入外来增强相来制备SAC复合钎料是一种有效改善钎料组织性能的方法,本文将作为增强相的SiC晶须(SiCw)通过机械混合法引入Sn-3.0Ag-0.5Cu(SAC305)无铅焊膏中,成功制备了含有不同质量分数SiC晶须的SAC-xSiCw(x=0,0.01,0.05和0.1 wt.%)无铅复合钎料,研究了SiC晶须的添加对复合钎料的显微组织、熔化温度、润湿性能、机械性能以及界面金属间化合物(IMCs)生长的影响。研究表明,SiC晶须的添加促进了复合钎料基体中金属间化合物(IMCs)晶粒的细化,以及IMCs晶粒间距的减小;在没有明显改变复合钎料熔化温度的情况下,SiC晶须的添加使SAC-xSiCw复合钎料的润湿性能得到了改善,相对于SAC钎料SAC-xSiCw复合钎料/Cu基底的接触角降低了11.5%;SiC晶须的添加促进了SAC-xSiCw复合钎料显微硬度和焊点剪切强度的提高,添加0.1 wt.%的SiC晶须后,相对于SAC钎料两者分别提高了30.3%和11.2%;在SAC钎料中添加SiC晶须能够起到抑制焊点在重熔、等温时效过程中界面IMCs生长的作用;通过对焊点加载电流为6 A,电流密度为1.05×104 A/cm2的载荷研究了焊点在电迁移过程中的极性效应,结果表明添加SiC晶须使复合钎料焊点界面的极性效应得到了改善。

关键词： 碳化硅晶须   微小尺寸   强化传热   合成   SiC晶须   流体系统   应用   热传递性能  

摘要： This paper presents a simple and cost-effective method for the production of micro-sized silicon carbide whiskers at high yield and the effect on heat transfer enhancement for the whisker laden fluids. For Si C whisker synthesis, the starting powder mixture is obtained by milling short carbon fibers with the white ashes of rice hulls. Calcination in argon, together with the subsequent purification process, results in a high yield of Si C whiskers, which possess a diameter of 200–400 nm and a length of several tens of microns. The formation of the whiskers is discussed according to VS growth mechanism. Convective heat transfer performance in small channel tubes is then studied for fluid systems mixed with those micro-sized Si C whiskers at different concentrations. The heat transfer coefficient of Si C containing fluid can be significantly improved in comparison to the base fluid.

关键词： 反应烧结   晶须   力学性能   游离硅   氧化  

摘要： 以碳化硅晶须为增强体、碳化硅--碳为基体制备晶须增强反应烧结碳化硅复合材料,研究了碳化硅晶须、碳含量对复合材料显微结构与性能的影响。结果表明:碳化硅晶须经高温反应烧结后仍保持表面的竹节结构,且晶须增强体与反应烧结碳化硅基体间形成适中的界面结合强度;材料断口处有明显的晶须拔出,当碳黑含量为6%(质量分数)时,随着晶须含量的增加,材料的抗弯强度从200MPa提高到310MPa(晶须含量15%),当碳黑含量为18%时,随着晶须含量的增加,材料断裂韧性从3.3MPa·m1/2提高到4.3MPa·m1/2;碳化硅晶须含量过高时,晶须的"搭桥"效应导致材料中含有较多的游离硅,限制了材料力学性能进一步提高;微氧化处理使材料表面形成致密、均匀的氧化膜,可显著提高反应烧结碳化硅的抗弯强度和断裂韧性。

关键词： 碳化硅晶须   改性沥青   硅   镍   催化剂  

摘要： 将沥青除去水分后，先后加入1％（w）的硝酸镍和10％（w）的Si 粉进行改性，在通Ar气氛下，分别在900、1000、1100、1200、1300和1400℃下进行炭化处理。借助XRD、FESEM、EDS研究在Ni的催化作用下，炭化温度对硅改性沥青炭化产物物相组成及显微形貌的影响，并探讨SiC晶须的生长机制。结果表明：改性沥青分别在1000、1100、1200、1300和1400℃的Ar气氛下处理后，炭化产物中均有SiC晶须生成，长度为1～6μm，且SiC晶须的生长方式为“顶端生长”，其生长机制符合V-L-S机制。

关键词： 稻草   合成   碳化硅晶须   硅粉  

摘要： 采用碳热还原法用废弃稻草和硅粉合成碳化硅晶须。通过扫描电镜、透射电镜观察晶须形貌,采用X射线衍射(XRD)仪对物相进行分析。结果表明:由稻草和适量硅粉合成的碳化硅晶须多为直晶、较光滑,晶须直径为20~100nm;晶体中含有孪晶等面缺陷。直接加热至1350℃和先升至1600℃再迅速降至1350℃的加热方式均能得到碳化硅晶须。先升至较高温度再降到较低温度有利于碳化硅晶须的生长。保温时间延长,晶须产量增大,晶须直径略有增大。晶须生长机理为气-液-固(VLS)机理。

关键词： 碳热还原法   碳化硅晶须   仿生模型  

摘要： 将稻壳蒸煮后碳化为碳和二氧化硅,采用简单碳热还原法制备了仿动物骨骼的哑铃状碳化硅晶须(SiCw)仿生模型。通过X射线衍射、扫描电子显微镜等手段分析样品的组成、形貌。结果表明:最佳合成条件为:以3%Fe粉+2%NaF为催化剂,ωt(SiO2)=58.5%,先升温到1600℃成核,再降温到1500℃恒温时间3h。产物经XRD分析为较纯的β-SiCw,SEM观察表明,哑铃状SiCw的得率达90%以上。

关键词： 立方碳化硅   产业化项目   碳化硅微粉   航空基地   西安   晶须   技术含量   碳化硅粉体  

摘要： 近日，总投资1．8亿元的“立方碳化硅微粉及晶须产业化项目”正式签约落户西安航空基地。该项目的落户，为西安航空基地新材料产业集群的壮大再添新活力。立方碳化硅（pSiC）是一种战略性新材料，具有抗磨、耐高温、耐热震、耐腐蚀、耐辐射、良好的半导电特性等优良性能，被广泛应用于航空航天、兵器工业、精密加工、电子信息等领域。立方碳化硅粉体和晶须的深加工涉及材料、化学、物理、机械等多个学科，具有很高的技术含量，其核心技术只有日、美、法、德等少数发达国家掌握。

关键词： 碳化硅晶须   催化剂   加入量   合成温度  

摘要： 以硅溶胶和炭黑为原料，金属硅、三氧化二铁和硅铁合金为催化剂，采用碳热还原法合成碳化硅晶须，通过XRD及SEM对合成产物的物相及形貌进行分析，探讨了合成温度、催化剂种类、催化剂加入量对合成碳化硅晶须的影响。结果表明：在原料中加入催化剂，合成碳化硅晶须的最佳温度为1550℃；以Si—Fe合金为催化剂合成碳化硅晶须的效果明显好于以Fe2O3和金属硅为催化剂合成效果；Si—Fe合金加入量（占SiO2质量分数）为1％时，晶须生成率高，成直线形，长度10—50μm，直径0．1～0．3μm。

关键词： 碳化硅晶须   增韧   碳化硼   B4C-Si复合陶瓷  

摘要： 通过SiC晶须增韧B4C-Si复合陶瓷,改善其韧性,研究了晶须加入量对复合陶瓷材料的弯曲强度和断裂韧性的影响,并分析了其显微结构。碳化硅晶须加入量5%为佳,其弯曲强度和断裂韧性分别达到467.99MPa和5.77MPa?m1/2,断裂韧性提高了近35%。