Si含量对油茶果壳基SiC陶瓷的结构及性能影响

以油茶果壳、硅粉和酚醛树脂为原料,经热压成型、高温原位反应烧结工艺制备油茶果壳基SiC陶瓷。采用热重-示差扫描量热(thermogravimetric-differential scanning calorimetry, TG-DSC)分析研究油茶果壳粉和酚醛树脂的裂解行为;通过X射线衍射仪、扫描电子显微镜、三点弯曲法和阿基米德排水法表征SiC陶瓷物相组成和微观组织,分析SiC陶瓷的抗压强度和孔隙率,基于表征分析结果探讨Si含量对油茶果壳基SiC陶瓷物相组成、微观结构、抗压强度和孔隙率的影响。结果表明:油茶果壳基SiC陶瓷由主晶相β-SiC和游离的Si组成,孔隙结构发达,孔洞呈蜂窝状,大小均匀,孔隙率高(>50%),抗压强度良好(12~18 MPa),随Si含量的增加,孔隙率与抗压强度先增大后减小。

ZrC-SiC-MoSi_(2)涂覆C/C-SiC-ZrC陶瓷基复合材料在氧乙炔焰下的烧蚀行为及机理

为进一步提高C/C复合材料在不同烧蚀环境下的烧蚀性能,采用浆料刷涂法在C/C-SiC-ZrC陶瓷基复合材料上制备Zr含量分别为34%和60%(质量分数)的ZrC-SiC-MoSi_(2)涂层,并且利用氧乙炔焰研究涂层C/C-SiC-ZrC复合材料在3种不同氧气及乙炔流量下的烧蚀行为。结果表明:随着Zr含量的增加,涂层内部的ZrC和SiC颗粒尺寸明显减小,且颗粒分布更加均匀。Zr含量为60%的涂层线烧蚀率随氧气和乙炔流量的增加而增加,而Zr含量为34%的涂层线烧蚀率随氧气和乙炔流量的增加,先增加后降低。此外,详细讨论ZrC-SiC-MoSi_(2)涂层在不同条件下的烧蚀机理。随着氧气和乙炔流量的增加,主要的烧蚀机制由氧化变为氧化和蒸发的结合作用,最后变为氧化、蒸发及剥蚀的结合作用。

预制体结构对SiC_(f)/SiC复合材料力学和热性能的影响

本文采用化学气相渗透法制备了具有二维多层、三维角联锁机织和多轴三维编织三种预制体结构的SiC_(f)/SiC复合材料。在综合分析纤维排列、SiC基体和孔隙分布的基础上,详细讨论了预制体结构对SiC_(f)/SiC复合材料力学性能和热性能的影响。结果表明,复合材料的力学性能和热导率受纤维排列方式和复合材料密度的综合影响,而热膨胀系数主要受纤维排列方式的影响。此外,二维多层复合材料、三维角联锁机织复合材料和多轴三维编织复合材料的热导率可以分别用串联模型和平行模型来解释。多轴三维编织复合材料由于内部具有连续的可以作为热流快速通道的三维网状SiC基体层,因此具有较高的室温热导率。而随着温度的升高,SiC声子间的散射逐渐增强,SiC基体层在多轴三维编织复合材料中作为声子传播快速通道的作用逐渐减弱,热导率随温度降低的趋势更明显。

化学气相沉积TaC涂层的微观形貌及晶粒择优生长

利用TaCl5-Ar-C3H6体系，采用X射线衍射技术和扫描电镜研究不同温度下化学气相沉积Tac涂层微观形貌及晶粒择优生长。结果表明：在800～1200℃时，随沉积温度升高，TaC颗粒从网球形逐渐转变为多角形以及金字塔形多面体，而其晶体择优取向依次从无明显择优取向向〈220〉和H〈200〉转变；利用牛长参数α和VAN DER DRIFT,MEAKIN的纳米级晶粒选择生长模型可较好地解释不同形貌的生长机制。当a=3时，薄膜会优先生长成〈200〉择优取向的金字塔品粒；当a=1．5时，则容易生长成〈220〉取向的多角形品粒。

工艺参数对CVI-TaC沉积速率的影响

利用TaCl5-Ar-C3H6-H2反应体系,采用化学气相渗透(CVI)法在炭毡中沉积TaC,并研究了CVI工艺参数如气体流速、滞留时间、沉积温度、沉积压力和H2的加入等对碳化钽在炭毡中沉积速率(用炭毡质量分数的增加来表示)的影响。研究表明:CVI-TaC受表面反应控制的最大气体流速为40 cm/s,最小滞留时间为1.2 s;沉积速率与沉积温度之间的关系不符合Arrhenius方程,沉积速率随沉积温度的升高先增加后减小,在950℃时达到最大值;在1 000℃时,CVI过程受孔隙扩散所控制;沉积速率随沉积压力的升高以及H2的加入而急剧增加。

低温化学气相渗透法制备C_f／TaC复合材料的研究

利用TaCl5-Ar-CaH6反应体系,用化学气相渗透(CVI)的方法,在炭毡中炭纤维表面沉积TaC．研究了温度对涂层的沉积速率、沉积均匀性、物相组成、微晶尺寸和微观生长形貌的影响．研究结果表明:沉积速率随沉积温度升高先增加后减小,在950℃时达到最大值,在900℃时沉积均匀性最好;在800～1000℃范围内能沉积出结晶度较好的TaC涂层,随着温度升高,微晶尺寸增大;TaC在炭纤维表面为岛状生长模式;随温度升高,岛尺寸先增加后减小,岛扩散能力增强,沉积岛之间相互链接融合．

预制体类型及孔隙结构对化学气相渗透TaC的影响

在分析和计算机准三维（2.5D）针刺整体炭毡、低密度炭毡孔隙结构的基础上,研究不同温度和压力下反应气体在上述预制体孔隙中的扩散行为、TaC的沉积速率及渗透深度。结果表明：在800～1000℃和60～400Pa时,TaCl5气体在低密度炭毡中的有效扩散系数大于其在准三维针刺毡中的有效扩散系数。在800～950℃时,TaC在准三维针刺整体炭毡中的沉积速率大于其在低密度炭毡的沉积速率,但在950～1000℃则刚好相反;在800℃和不同压力下,TaC在准三维针刺整体炭毡中的沉积速率均大于其在低密度炭毡中的沉积速率;TaC在低密度炭毡的沉积过程受表面反应控制和孔隙扩散控制的转变温度为950℃,而在准三维针刺整体毡中的转变温度则为900℃。在800℃和200Pa时,TaC在不同预制体中的渗透深度均为100%,随着沉积温度的升高以及压力的升高（400Pa）和降低（60Pa）,TaC在准三维针刺炭毡中的渗透深度显著降低,且明显小于同条件下其在低密度炭毡中的渗透深度。

高硅铝合金轻质电子封装材料研究现状及进展

综合比较了现有电子封装材料的性能及其在航空航天领域中的应用现状,较详细地阐述了高硅铝合金电子封装材料的性能特点、制备方法及研究现状,指出了高硅铝合金轻质电子封装材料的发展方向。

高硅铝合金几种常见制备方法及其细化机理

高硅铝合金根据制备方法的不同,其细化方法及原理也有所不同。主要综述了熔炼铸造、快速凝固粉末冶金和喷射沉积工艺制备高硅铝合金的方法及其细化机理。

硅含量对高硅铝合金材料组织及性能的影响

针对航空航天电子封装用轻质高硅铝合金材料,采用空气雾化水冷与真空包套热挤压工艺相结合的方法,制备了 Al-30Si 和 Al-40Si 高硅铝合金,并利用金相显微镜、万能电子拉伸机、差热分析仪、TR-2热物性测试仪等设备系统测试和分析了该材料的显微组织、力学和热物理性能。结果表明:随着合金中硅含量的增加,经热挤压后的硅相尺寸相对要粗大一些;材料的热导率呈下降趋势,热导性能下降的幅度会随 Si 含量的增加而加大;热膨胀系数下降;材料的抗拉强度下降。

快速凝固/粉末冶金制备高硅铝合金材料的组织与力学性能

采用空气雾化水冷与真空包套热挤压工艺相结合的方法,制备了Al 30Si和Al 40Si过共晶高硅铝合金材料,采用扫描电镜与金相显微镜进行了显微组织分析,检测了其力学性能。研究表明:所制备的高硅铝合金粉末颗粒尺寸在2～10μm之间;挤压后的材料具有组织十分细小且均匀弥散分布的Si相;在370℃热挤压条件下,其抗拉强度高达239MPa,比相同成分的铸轧态试样提高了77%,随着挤压温度的升高以及Si含量的增加,硅相颗粒增大,抗拉强度下降。

挤压温度对高硅铝合金材料物理性能的影响

针对航空航天电子封装用轻质高硅铝合金,采用空气雾化水冷与真空包套热挤压工艺相结合的方法,制备了Al-30Si和Al-40Si过共晶高硅铝合金,并通过排水法对其进行了密度测试,同时测定了材料的导热性、气密性和热膨胀系数,得到了挤压温度与其性能的关系。结果表明:利用粉末冶金热挤压技术所制备的高硅铝合金,其致密度高达99．64％;材料的密度随挤压温度的升高而增加;随挤压温度的升高,热导率在104～140 W／(m·K)内变化,热膨胀系数逐渐增加,但均小于13×10-6(在100℃时);材料的气密性达10-9数量级。

粉末粒度对高硅铝合金材料组织及性能的影响

采用空气雾化水冷与真空包套热挤压工艺相结合的方法,制备了A l-40S i高硅铝合金,并利用金相显微镜、扫描电镜、万能电子拉伸机、差热分析仪等设备系统测试和分析了该材料的显微组织、力学和热物理性能.研究表明:当原始粉末粒度较粗时,经热挤压后材料的显微组织中硅相粗大,致密度与气密性较低,抗拉强度较小,导热性能和热膨胀系数较大.

化学气相沉积ZrC陶瓷涂层的微观结构和抗烧蚀性能

为了提高碳/碳(C/C)复合材料的抗烧蚀性能,在C/C基体上成功制备了碳化锆(ZrC)高温抗烧蚀涂层。用常压化学气相沉积法,前驱体选用ZrCl4+C3H6+H2+Ar体系。通过调节C3H6的流量,制得3种碳锆原子比的ZrC陶瓷涂层(ZrC1.0+C,ZrC1.0,ZrC0.7)。分析了不同锆碳比ZrC涂层的相组成和形貌差异,研究了锆碳比对ZrC陶瓷涂层的烧蚀性能的影响。结果表明,3种ZrC涂层都可有效提高C/C复合材料的抗烧蚀性能,但由于微观结构特征不同,3种涂层显示不同的烧蚀性能和烧蚀机制。其中,ZrC0.7涂层试样烧蚀后,表面形成致密的氧化物层,烧蚀性能最佳,烧蚀240 s后质量烧蚀率和线烧蚀率分别为1.1×10-4 g/cm2.s和0.3×10-3 mm/s。

固态输送ZrCl_4低压化学气相沉积制备ZrC涂层的特征

采用ZrCl4-CH4-H2-Ar反应体系、固态输送ZrCl4粉末低压化学气相沉积(CVD)制备ZrC涂层。研究温度对低压化学气相沉积ZrC涂层物相组成、晶体择优生长、涂层表面形貌、断面结构、涂层生长速度和沉积均匀性等方面的影响。结果表明:不同温度下沉积的涂层主要由ZrC和C相组成;随着温度的升高,ZrC晶粒(200)晶面择优生长增强,颗粒直径增大,表面致密性增加,沉积速率上升;涂层断面结构以柱状晶为主;随着离进料口距离的增加,涂层的沉积速率逐渐减小;1 500℃时,沉积系统的均匀性比1 450℃时的差。

快速凝固喷射沉积制备Al-40Si组织分析

针对应用广泛的低密度、低膨胀、高热导、高比强的高硅铝合金,采用快速凝固喷射沉积技术制备了Al-40Si高硅铝合金锭坯,通过光学显微镜及扫描电镜对其组织进行了分析.结果表明：合金组织特征为初生Si相均匀弥散分布于α-Al基体中,未出现共晶Si组织;随着合金中Si含量的增加,初生硅相的数量增加,平均尺寸增大;本试验所制备的Al-40Si合金中初晶硅粒子大小为5～30μm,并随合金锭坯部位的不同,初生Si大小不同,中心部位最小,底部次之,边部最大.

CVI-SiC/TaC改性C/C复合材料的力学性能及其断裂行为

以针刺碳纤维整体毡为预制体,采用化学气相渗透工艺对预制体纤维进行PyC/SiC/TaC的多层复合模式的涂层改性,然后采用化学气相渗透和热固性树脂浸渍-炭化进行增密,制备出新型C/C复合材料。对复合材料的微观结构和力学性能进行了研究。结果表明:包覆在碳纤维表面的PyC/SiC/TaC多层结构均匀致密、无裂纹,在C/C复合材料中形成空间管状网络结构;改性后C/C复合材料的抗弯强度和韧性均大大提高,平均抗弯强度达到522 MPa,断裂位移达到1.19 mm;复合材料弯曲断裂形式表现为脆性断裂,经过2000℃高温热处理以后,复合材料的抗弯强度下降,但最大断裂位移增大,弯曲断裂形式由脆性断裂转变为良好的假塑性断裂。

粉末粒度对高硅铝合金显微组织及性能的影响

通过对快速凝固高硅铝合金粉末(Al30%Si)进行真空包套热挤压,制备出高硅铝合金电子封装材料,研究了粉末粒度对高硅铝合金材料组织及性能的影响。利用金相显微镜、扫描电镜、万能电子拉伸机、差热分析仪、TR2热物性测试仪等设备系统测试和分析了该材料的显微组织、力学和物理性能。结果表明原始粉末颗粒尺寸大小能显著影响材料热挤压后的显微组织和性能。原始粉末颗粒越细小,其硅相越细小、抗拉强度和致密度越高、气密性越好、热导率和热膨胀系数越低。

C/C-SiC复合材料表面ZrB_2基陶瓷涂层的制备及高温烧结机理

采用刷涂-烧结法,分别在C/C-SiC复合材料和C/C复合材料表面制备了ZrB2基陶瓷复合涂层。利用EDS,SEM分析陶瓷涂层的成分及微观形貌,通过对比C/C-SiC基体和C/C基体的表面涂层,对C/C-SiC基体表面涂层的高温烧结机理进行了探究。结果表明:高温下C/C-SiC基体中的硅组元会溢出,造成样品质量损失;同时,溢出的硅组元能渗入到陶瓷涂层中,形成了以硅为主要黏结相,ZrB2等陶瓷相弥散分布的陶瓷涂层;与C/C基体相比,硅组元的溢出能有效促进涂层与基体之间的界面结合。在对基体进行预处理的基础上,采用低温真空脱胶,高温常压烧结,能够制备出结构致密、无裂纹并与基体结合牢固的ZrB2基陶瓷涂层。

新型C/C-TaC复合材料的微观结构及其力学性能

采用化学气相渗透(CVI)法和热固性树脂浸渍-炭化法复合工艺制备含5%TaC的新型C/C-TaC复合材料,并对复合材料的微观结构和力学性能进行了研究。结果表明:C/C-TaC复合材料中TaC以涂层形式均匀致密地包覆在炭纤维周围,形成管状微观结构,大大提高C/C-TaC复合材料试样的平均强度和韧性。复合材料试样平均抗弯强度达到270 MPa,比C/C复合材料的提高近70%;最大断裂位移达到1.2 mm,比C/C复合材料的提高近140%,表现为良好的假塑性断裂。