关键词： 稻壳   制备   碳化硅晶须   气-液一固机理  

摘要： 通过稻壳先炭化再高温合成两步法制备出碳化硅晶须,考察温度、催化剂、合成气氛和时间对碳化硅晶须形成的影响。采用扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X射线衍射对合成的碳化硅晶须进行表征,分析碳化硅晶须形成机理。结果表明:SiC晶须的形成温度不低于1 200℃,在合适的温度范围内,温度越高,SiC晶须的产量越高;1 400℃为适宜的加热温度。在真空条件下无碳化硅晶须生成,通Ar保护和加入催化剂能促进碳化硅晶须的形成和长大。控制时间在2h左右,随着合成时间的延长,碳化硅晶须量增加。碳化硅晶须为竹节状直晶、光滑直晶和弯晶,其中直晶居多,组成为β-SiC。由稻壳制备碳化硅晶须的形成机理制为在催化剂作用下的气-液-固和气-固机理。

关键词： 反应烧结   多孔碳化硅增强   钛酸铝基   复合材料   添加剂   造孔剂   莫来石晶须  

摘要： 钛酸铝(Al2TiO5，简称AT)陶瓷因具有低热膨胀系数、高熔点、优异的抗热震性和低热导率等优良性能而应用在汽车尾气净化处理、隔热材料、化工催化剂载体等方面。但是中温分解和热膨胀系数的各向异性极大的降低了材料的机械性能。本实验采用无压反应烧结方法制备出多孔碳化硅（颗粒/晶须）增强钛酸铝基复合材料。实验通过引入SiCp和SiCw添加剂来改良钛酸铝的性能，并引入玉米淀粉来提高钛酸铝的孔隙率。本实验系统的研究了铝源、反应烧结温度、SiCp粒度、添加剂含量及造孔剂含量对复合材料性能的影响。研究结果表明:\n (1)铝源和反应烧结温度会影响多孔碳化硅（颗粒/晶须）增强钛酸铝基复合材料的性能。使用AlOOH为铝源，分别添加5wt％粗SiCp和SiCw，1400℃下烧结制备的Al2TiO5晶粒间结合性好，抗压强度值也高(132.79MPa和228.39MPa)，孔隙率是36％和32％;随着烧结温度的提高，试样的孔隙率逐渐降低，抗压强度逐渐升高。\n (2)分别引入SiCp和SiCw两种添加剂，反应烧结产物的主要物相是Al2TiO5、Al6Si2O13、TiC、SiO2。生成的细小规则的TiC晶粒和存在于Al2TiO5晶界处的Al6Si2O13起到协同作用，抑制Al2TiO5晶粒长大并提高其强度。粗细SiCp含量为5wt％时试样的孔隙率是34％和23％，抗压强度是132.79MPa和194.23MPa，SiCw含量为5wt％时试样的孔隙率是27.36％，抗压强度是230.28MPa。但当SiCp/w含量超过5wt％时，因为生成较多低熔点的SiO2，部分填充于多孔材料的孔隙中，部分则分布于Ai2TiO5晶粒之间，既减小孔隙率，又降低抗压强度。添加大粒径SiCp后，改变原有颗粒堆积状态，可提高复合材料的孔隙率。添加小粒径SiCp有助于生成Al6Si2O13晶须，晶须交错分布于Al2TiO5颗粒之间或者孔洞中，提高材料的抗压强度。添加SiCw有助于生成规则形态的TiC颗粒，TiC发挥弥散增强作用提高材料的抗压强度。\n (3)随着淀粉含量的增加，试样的孔隙率逐渐增加，抗压强度逐渐降低。淀粉含量为30vol％时，添加5wt％ SiCp和SiCw试样的孔隙率分别是43.05％和43.23％，抗压强度分别是52.13MPa和61.65MPa。但淀粉含量超过30vol％后，试样的抗压强度值均急剧下降，所以淀粉的添加量不宜超过30vol％。淀粉在烧结过程中提供大量的热量，并且减少局部氧气的存在，促进Al6Si2O13和TiC的形成。\n (4)引入SiCp+SiCw复合添加剂后，烧结产物的主要物相仍然是Al2TiO5、 Al6Si2O13和TiC，复合添加剂总量不变的条件下改变SiCp和SiCw的比例对物相种类变化无影响。引入SiCp+SiCw复合添加剂后试样的孔隙率升高，最高为40.56％，但是抗压强度降低，最大为85.12MPa。

关键词： TUNGSTEN-CARBIDE   ELECTROCHEMICAL-BEHAVIOR   WHISKER ADDITION   HARDMETALS   CERMETS   VC  

摘要： Ultrafine tungsten carbide-nickel (WC-Ni) cemented carbides with varied fractions of silicon carbide (SiC) nanowhisker (0-3.75 wt.%) were fabricated by spark plasma sintering at 1350 degrees C under a uniaxial pressure of 50 MPa with the assistance of vanadium carbide (VC) and tantalum carbide (TaC) as WC grain growth inhibitors. The effects of SiC nanowhisker on the microstructure and mechanical properties of the as-prepared WC-Ni cemented carbides were investigated. X-ray diffraction analysis revealed that during spark plasma sintering (SPS) Ni may react with the applied SiC nanowhisker, forming Ni2Si and graphite. Scanning electron microscopy examination indicated that, with the addition of SiC nanowhisker, the average WC grain size decreased from 400 to 350 nm. However, with the additional fractions of SiC nanowhisker, more and more Si-rich aggregates appeared. With the increase in the added fraction of SiC nanowhisker, the Vickers hardness of the samples initially increased and then decreased, reaching its maximum of about 24.9 GPa when 0.75wt.% SiC nanowhisker was added. However, the flexural strength of the sample gradually decreased with increasing addition fraction of SiC nanowhisker.

关键词： SiC ceramics matrix composites   Rice husks   Liquid Si infiltration   Mechanical properties   SILICON-CARBIDE   CERAMICS   MICROSTRUCTURE   BEHAVIOR   CARBON  

摘要： Dense silicon carbide (SiC) matrix composites with SiC whiskers and particles as reinforcement were prepared by infiltrating molten Si at 1550 degrees C into porous preforms composed of pyrolysed rice husks (RHs) and extra added SiC powder in different ratios. The Vickers hardness of the composites showed an increase from 18.6 to 21.3 GPa when the amount of SiC added in the preforms was 20% (w/w), and then decreased to 17.3 GPa with the increase of SiC added in the preforms up to 80% (w/w). The values of flexural strength of the composites initially decreased when 20% (w/w) SiC was added in the preform and then increased to 587 MPa when the SiC concentration reached 80% (w/w). The refinement of SiC particle sizes and the improvement of the microstructure in particle distribution of the composites due to the addition of external SiC played an effective role in improving the mechanical properties of the composites.

关键词： 碳化硅晶须   热力学   合成条件   催化剂  

摘要： 以硅溶胶和炭黑为原料，三氧化二铁、硅铁合金为催化剂，研究分析碳化硅晶须的合成条件，催化剂种类对合成碳化硅晶须的影响。用X’pertplus软件对x射线衍射图进行拟合，通过半定量法对试样晶相组成进行计算，用SEM对合成的碳化硅晶须进行微观形貌分析。结果表明：合成β-SIC。的热力学条件为：T=1823K时，P_CO〉0．23×10^5Pa；晶须生成量随Fe2O3、Si-Fe加入量增加而增多；Si-Fe加入量为1％时，虽然合成的晶须量少，但生成的p-SiCw直径均匀，为0．1～0．6μm，长度适中，为10～50μm，直晶率达95％。

关键词： 微波烧结   温度   碳化硅   晶须  

摘要： 将干燥后的硅溶胶-活性炭作为反应物,在不加入任何金属催化剂的情况下,利用微波加热碳热还原法合成碳化硅晶须,研究反应温度和时间及坩埚部位对产物的影响。结果表明:30 min时,温度由1300℃升高到1600℃,产物中物相β-SiC越来越多;1500℃条件下,合成产物在坩埚的上部和中部主要分别为分散的SiC晶须和团聚在一起的SiC晶须;坩埚底部的产物主要为表面光滑的SiO2颗粒。1600℃条件下,合成产物在坩埚的上部和中部主要分别为分散的SiC晶须和等轴状β-SiC颗粒,底部为晶须和颗粒的混合物。1500℃×30 min得到的SiC晶须产率和直晶率优于1600℃×30 min得到的SiC晶须产率和直晶率。

关键词： 碳化硅晶须   超声分散   焦磷酸钠   吐温80   硅烷偶联剂  

摘要： 以去离子水、无水乙醇为分散介质,以焦磷酸钠(SPP)、吐温80(Tween80)和硅烷偶联剂(KH550)为分散剂,配置了三种不同的分散溶液,采用先酸洗而后超声震荡、磁力搅拌的方法,对晶须进行分散处理,并通过电镜观察分散效果。结果表明:1%KH550-无水乙醇分散溶液分散效果较好;短时间的超声震荡和磁力搅拌,有助于SiCW在分散溶液中的分散。

关键词： 导热绝缘   专利   文摘   复合材料   双螺杆挤出机   导热填料   导热性能   碳化硅晶须  

摘要： PA基导热绝缘复合材料的制备及性能研究/程亚非;杨文彬;徐超星;等/功能材料,2013（5）以PA6为基体,鳞片石墨、碳化硅晶须、氧化铝颗粒三元复配填料为导热填料,经双螺杆挤出机熔融共混,模压成型制得导热绝缘复合材料。用扫面电子显微镜（SEM）、导热分析仪、超高电阻微电流测试仪和热重分析仪（TGA）对复合材料的微观形貌、导热性能、绝缘性能和热稳定性能进行了表征。

关键词： 铝基复合材料   碳纳米管   碳化硅晶须   力学性能   摩擦磨损  

摘要： 采用挤压铸造方法制备了高体积分数(CNTs+SiCw)/2024Al混杂增强铝基复合材料，其中CNTs与SiCw体积比为1:1，总含量为25.04%;并对复合材料进行了挤压比16:1的热挤压处理。利用OM、SEM和TEM分析铸态和挤压态复合材料CNTs分布状态、基体组织和界面结合状态;通过拉伸实验评价挤压态复合材料的力学性能，并结合断裂过程分析揭示复合材料的强韧化机制;采用可控温摩擦磨损试验机在干摩擦磨损状态下分析铸态和挤压态复合材料的摩擦磨损特性，揭示摩擦磨损特性与温度、载荷的相关性，结合磨痕与磨屑分析阐明增强体的作用及复合材料的磨损机制。 通过混酸处理获得分散良好的CNTs，采用湿法成型制备了CNTs与SiCw分布均匀、抗压强度高、无颈缩、无裂纹的预制块，采用挤压铸造法制备了增强体含量可控的铸态复合材料，并对铸态复合材料进行热挤压处理。挤压前后复合材料组织观察表明：铸态复合材料中存在明显的夹铝带、孔洞、CNTs大块团聚区等缺陷，热挤压后复合材料内部缺陷明显减少，且增强体分散性提高，基体晶粒尺寸细化;铸态、挤压态复合材料中CNTs和SiCw与基体发生反应形成了Al4C3，且未参加反应的增强体与基体界面结合良好。 室温拉伸实验结果表明，热挤压后复合材料抗拉强度、延伸率均高于铸态复合材料，这是由于热挤压后CNTs分散性提高、基体晶粒尺寸得到细化，另外也与复合材料夹铝带、孔洞等缺陷减少以及晶须定向排列等有关。高温拉伸实验显示，200℃时挤压态和峰时效态复合材料抗拉强度分别达到345MPa和382MPa，与室温相比降低均不明显;但300℃时，上述复合材料强度都明显降低，同时塑性提高。 复合材料干摩擦磨损实验表明，不同载荷（2、5、10、20N）下挤压态复合材料在室温（25℃）下的磨损率明显低于挤压态2024Al合金，且复合材料摩擦系数的稳定性更高;同样在室温（25℃）下，2024Al在20N载荷下转变为粘着磨损进入严重磨损阶段，而此时复合材料仍为轻微磨损阶段，磨损机制以轻微的犁削磨损为主;因而复合材料表现更高的耐磨性。挤压态复合材料在200℃、20N时由轻微磨损转变为严重磨损，相应的摩擦机制由轻微的犁削磨损转变为严重的粘着磨损;而热挤压态复合材料时效处理后磨损机制转变条件提升为300℃、20N。时效后磨损性能提高与复合材料中大量析出和硬度提高有关。在300℃、20N条件下，铸态、挤压态和时效态复合材料均进入严重磨损阶段，磨损机制为粘着磨损。

关键词： 稻草   制备   SiC晶须   VLS机理  

摘要： 以废弃稻草为主要原料采用碳热还原法制备SiC晶须。通过对所得产物进行称重计算SiC晶须的产率,利用扫描电镜、透射电镜对产物的形貌进行表征,通过X衍射确定SiC晶须的相组成。研究工艺条件如反应温度、反应时间、加热方式、外加硅源、催化剂及反应气氛等对SiC晶须产率与形貌的影响,探讨了SiC晶须的生长机理。结果表明：采用不同催化剂所得SiC晶须的产率和形貌有所差异,以铁粉和硼酸作催化剂得到的SiC晶须生成率较高,以铁粉和NaF为催化剂得到的SiC晶须形貌较好。催化剂含量过高会导致晶须团聚,生成物中颗粒增多。加热方式影响晶须形貌。采用先升至高温(1600℃)成核再降至低温保温的加热方式能促进SiC晶须生长,晶须以直晶居多,缺陷较少。反应温度控制在1350℃时SiC晶须形貌好、产率高,制备SiC晶须的反应温度应控制在1350℃。反应时间对SiC晶须的影响是随着反应时间的延长,晶须的形貌变化不大,长度和直径略有增加,晶须的产率增加,反应时间控制在1.5h。添加一定的稻壳灰和硅粉可以增加SiC晶须的产率,其中硅粉对其产率的影响更为明显,在一定范围内随着硅粉含量的增加,SiC晶须的产率也随之增加,而且SiC晶须也越纯。在流动的Ar保护下SiC晶须产量高,长度增加,晶须直径更均匀些。用稻草制备的碳化硅产物中同时含有碳化硅颗粒(SiCp),SiCw主要以β型为主,其中含有少量α型碳化硅晶须;晶须以直晶、竹节状居多,晶须直径处于10-200纳米之间,长径比大于10。SiC晶须形成应机理为VLS机理。以废弃稻草为原料制备SiC晶须为稻草应用提供了一种新途径。