重掺杂p型SiC晶片Ni/Al欧姆接触特性

系统研究了Al和Ni/Al两种金属体系在重掺杂p型SiC晶片上的欧姆接触特性和电学性质。利用X射线衍射、扫描电子显微镜和综合物性测量系统对这两种电极表面的微观结构和样品的电学性质进行了表征。结果表明:在真空环境下经过800℃退火后Al电极可呈现出欧姆接触行为,其比接触电阻率为1.98×10^(-3)Ω·cm^(2),退火处理后Al电极与SiC在接触界面形成化合物Al_(4)C_(3),有助于提高接触界面稳定性。在Ni/Al复合体系中,当Ni金属层厚度为50 nm时,其比接触电阻率显著降低至4.013×10^(-4)Ω·cm^(2)。退火后Ni与SiC在接触界面生成的Ni_(2)Si有利于欧姆接触的形成和降低比接触电阻率。研究结果可为开发液相法生长的p型SiC晶片电子器件提供参考。

Ni-P/纳米SiC复合镀层制备及性能研究

以45钢为基体材料,在其表面制备了Ni-P/纳米SiC复合镀层,研究了复合镀层的微观结构及热处理性能。结果表明:Ni-P/纳米SiC复合镀层由细小的胞状物构成,胞状物均匀致密,完全包覆于基体表面,复合镀层表面未见孔洞等缺陷。镀层由Ni、P、Si、C等元素构成,弥散分布Si元素、C元素来自镀层中SiC粒子。热处理后,复合镀层显微硬度、耐腐蚀性优于热处理前的复合镀层。

Ti预处理的SiC_(f)/SiC与镍基高温合金复合铸件的界面组织与强度

由SiC_(f)/SiC复合材料与K403镍基高温合金熔体制备的一体化铸件,冷却到室温时会出现自行断裂。通过采用Ti粉埋覆包渗工艺在1100℃下对SiC_(f)/SiC表面进行预处理,并在适当工艺下与K403镍基高温合金熔体进行陶瓷型精密铸造,成功实现SiC_(f)/SiC与K403镍基高温合金的一体化成形和界面的牢固结合。结果表明:Ti预处理层平均厚度为17μm左右,Ti向SiC_(f)/SiC渗透、扩散和反应,形成含TiC,Ti3SiC2,Ti5Si3Cx,SiC相的显微组织;经过与高温镍基金属液复合铸造后,预处理层演变成厚约120μm的界面反应层,其典型界面组织为Ni2Si+C+Al4C3+MC(M主要含Ti及少量的Cr,Mo,W)。预处理层的存在减轻Ni与SiC的有害石墨化反应,缓解高温金属液对SiC_(f)/SiC的热冲击,形成的界面反应层降低热膨胀系数失配造成的热应力,使得SiC_(f)/SiC与K403一体化铸件结合界面的室温剪切强度达到63.5 MPa。

Ni与SiC陶瓷反应生成周期性层状组织的机理

采用纯Ni箔为中间层钎焊材料,以三明治结构分别在1100、1180和1300℃下保温10 min实现了SiC陶瓷的连接,研究了Ni与SiC陶瓷反应界面处的微观成分和组织结构变化规律。基于元素扩散模型分析研究了Ni与SiC陶瓷反应生成Ni_(2)Si化合物/Ni_(2)Si化合物+石墨的周期性层状组织的演变机制。结果表明:周期性层状组织的生成与元素相互扩散速率相关。以反应生成Ni_(2)Si为例,由于Ni向SiC侧扩散的速率比反应界面处释放的Si向Ni箔侧扩散速率快,导致Si元素在界面处的浓度减小。当Si元素浓度小于Ni_(2)Si化合物形核所需要的临界浓度,则Ni_(2)Si在该处停止形核。而在距离该形核位置一定距离的SiC侧,Si元素浓度再次满足形核所需要的临界浓度,则Ni_(2)Si再次形核,造成了Ni_(2)Si形核位置随着反应过程的推进而不断改变的现象。在整个过程中,Ni与SiC反应生成Ni_(2)Si+石墨的反应将持续进行。本文的研究理论适用于解释Pt、Cu、Mo、Fe等金属元素与SiC反应生成周期性层状组织的过程。

Ni基高温钎料连接SiC陶瓷的微观结构和力学性能

采用低成本的Ni基高温钎料对SiC陶瓷进行了钎焊连接,通过扫描电镜、能谱分析、透射电镜等测试手段分析了接头的微观结构和物相组成,系统研究了不同钎焊温度和保温时间对SiC/SiC接头力学性能及微观结构的影响规律,分析了不同钎焊工艺参数下制备的SiC/SiC接头断口形貌,阐明了接头宏观力学性能与微观结构之间的对应关系。最后,评价了SiC/SiC接头的高温力学性能。结果表明,SiC/SiC接头由反应区、中心区和基体区3个区域组成,其中反应区主由Ni_(2)Si和不同数量的石墨组成;而中心区主要由复杂碳化物Ni_(3)Mo_(3)C和Ni_(2)Si组成。提高钎焊温度和延长保温时间石墨能够使SiC/SiC接头的反应区厚度增加,生成石墨相的数量也逐渐增多并发生团簇聚集的现象,显著影响了接头的抗弯强度。在1 300℃,40 min条件下,反应区的厚度和石墨的形成量是适宜的,SiC/SiC接头的室温四点抗弯强度最大,达到179 MPa±7 MPa。同时,该接头还具有良好的高温稳定性,在700℃高温下仍能有97.2%的强度保持率,在高温环境中具有可观的应用前景。

Pt-Ni/SiC催化肉桂醛选择性加氢性能

以SiC为载体,制备了Pt-Ni/SiC双金属催化剂,采用TEM,XRD,in-situ FTIR,XPS,H_(2)脉冲吸附等方法对催化剂的结构和表面性质进行表征,考察了Pt-Ni/SiC催化肉桂醛选择性加氢性能及稳定性,并研究了Pt-Ni/SiC的催化机理。实验结果表明,在反应温度为60℃、反应时间为5 h、异丙醇为溶剂的条件下,Pt-Ni/SiC催化肉桂醛加氢制备氢化肉桂醛的性能最优,肉桂醛转化率为96.7%,氢化肉桂醛选择性为86.6%。在Pt-Ni/SiC催化剂中Ni电子向Pt转移,使Pt处于富电子状态,对H_(2)的活化和解离能力提高。H_(2)在Pt表面解离后,通过溢流到达Ni表面,并与被Ni活化的肉桂醛分子发生反应生成氢化肉桂醛。

Ni-SiC和Ni-SiO_2复合镀层性能的研究

对Ni SiC、Ni SiO2 复合镀层在 5 %NaCl+0 .5 %H2 O2 溶液中的腐蚀性能 ,80 0℃高温下的抗氧化性能以及导热性能进行了研究。并利用扫描电镜 (SEM)对镀层微观组织形貌进行了观察和分析。实验结果表明 :与Ni SiC复合镀层比较 ,Ni SiO2 复合镀层在 5 %NaCl+0 .5 % /H2 O2 溶液中以及在 80 0℃高温环境中 ,均表现出较好的耐蚀和抗氧化能力 ;而Ni SiC复合镀层的导热性则明显强于Ni SiO2 ,两者的导热系数随时间延长均略有减少。文中对产生这些性能差异的原因进行了初步的探讨与分析。

基于激光熔覆SiC/Ni复合涂层的耐磨性

采用预置粉末法,在Q235钢表面进行激光熔覆镍基SiC陶瓷涂层的实验研究。使用往复式磨损试验机对不同涂层材料的熔覆层进行干摩擦磨损实验,利用金相显微镜(OM),扫描电镜(SEM)观察和分析熔覆层的显微组织与磨损形貌。结果表明:在重载干滑动摩擦条件下,Ni基SiC复合涂层耐磨性得到显著提高;当复合粉末SiC含量为25%(质量分数)时,熔覆层耐磨性最佳;熔覆层的磨损机制以磨粒磨损为主,同时伴有黏着磨损特征,且随着SiC含量的增加,黏着磨损的特征愈加明显。

电沉积方式对Ni-SiC纳米镀层耐腐蚀性能的影响

采用直流电沉积、脉冲电沉积和超声-脉冲电沉积方法,在45钢表面制备Ni-SiC纳米镀层。研究电沉积方式对Ni-SiC纳米镀层显微组织、成分及耐腐蚀性能的影响。结果表明,超声-脉冲电沉积Ni-SiC纳米镀层显微组织更加致密、光滑。直流电沉积镀层的镍粒径和SiC粒子的平均粒径为175.4和81.5nm;而超声-脉冲电沉积镀层的镍粒径和SiC粒子的平均粒径为74.8和36.3nm。SEM和EDS分析可知,电沉积方式对Ni-SiC纳米镀层的耐腐蚀性能有很大影响,超声-脉冲电沉积镀层的耐腐蚀性能较好。

电铸Ni-SiC金属基复合材料的抗拉强度与微观结构分析

在氨基磺酸镍镀液中电铸制备了两种不同SiC微粒含量的复合材料,研究了热处理对复合材料的抗拉强度和微观组织的影响.研究表明,300℃热处理提高了两种复合材料的强度;但600℃热处理却降低了强度.基体金属Ni与SiC颗粒在600℃完全反应后,界面反应产物是Ni3Si、游离石墨和少量的Ni31Si12,并且产生相当于SiC微粒体积8%的微孔.断裂过程经历微裂纹萌生、长大和聚集,以基体断裂、界面脱粘和微粒断裂三种方式进行.

Ni-SiC纳米复合镀工艺及性能研究

在纯铜板上制备了含有纳米SiC的镍基复合镀层,利用扫描电镜观察镀层表面显微组织.研究了含量、阴极电流密度、pH值、温度、时间、搅拌等主要工艺参数对纳米SiC在复合电沉积中沉积量的影响.并用MM-200磨损试验机检测了所得复合镀层的耐磨性能.X-ray衍射证明镀层中存在纳米SiC粉末;纳米SiC镍基复合镀层成型工艺参数为:电流密度3 A/dm2~15 A/dm2,温度30℃~60℃,pH值3~4,超声波辅助慢速机械搅拌;最佳含量40g/L;纳米Ni-SiC复合镀层的耐磨性能优于纳米Ni-Al2O3复合镀层及纯Cr镀层.

TA15合金表面Ni-SiC复合镀层的摩擦磨损性能

采用共沉积法在TA15合金表面制备了Ni-Si C复合镀层,分析了Ni-Si C复合镀层对基体合金硬度和磨擦磨损性能的影响,并对其摩擦磨损机制进行了讨论。结果表明:所制备的Ni-Si C复合镀层组织致密且与基体结合紧密,硬度明显高于TA15合金基体。摩擦磨损实验结果表明,Ni-Si C复合镀层能为TA15合金提供良好的摩擦磨损抗力,在相同的摩擦条件下,Ni-Si C复合镀层的磨损率明显低于TA15合金。TA15合金与GCr15球和Al2O3球对磨的磨损机制均主要为犁削磨损、粘着磨损,同时伴随有氧化磨损和轻微的磨粒磨损;Ni-Si C复合镀层与GCr15磨球对磨的磨损机制主要为镀层组织的拔出及GCr15钢球在其表面上的涂抹,与Al2O3磨球对磨时的磨损机制主要为疲劳磨损和削层磨损。

Ni-SiC复合梯度镀层的耐腐蚀性能

Ni-SiC复合梯度镀层比普通复合镀层性能要优,应用要广,但过去对其耐蚀性研究不多。通过对电流密度、搅拌强度和镀液中SiC浓度等电镀工艺条件的优化,制备了新型Ni-SiC复合梯度镀层。采用扫描电镜对其表面和断面形貌进行了观察,并借助电化学手段研究了Ni-SiC复合镀层在3.5%NaCl腐蚀液和3.5%NaCl+0.3%H2O2腐蚀液中的耐蚀性能。结果表明:在复合镀层中,SiC微粒沿镀层生长的方向呈梯度分布,在镀层表面呈均匀弥散分布;在3.5%NaCl腐蚀液中纯镍镀层的耐腐蚀能力与复合镀层相当;在3.5%NaCl+0.3%H2O2腐蚀液中,由于SiC微粒包裹在Ni-SiC复合镀层内,彻底改变了镀层的表面形貌和组织结构,细化了镀层晶粒,所以改善了Ni-SiC复合镀层的耐蚀性能。

铝合金表面Ni-SiC复合镀层的摩擦磨损性能

通过复合电沉积技术,在铝合金表面得到了不同SiC粒子含量的Ni-SiC复合镀层,研究了在干摩擦和液态石蜡润滑摩擦条件下载荷与SiC粒子体积分数对Ni-SiC复合镀层摩擦磨损性能的影响。结果表明:无论在干摩擦或润滑摩擦条件下,加入SiC粒子后的复合镀层其耐磨性均优于纯镍镀层,并随载荷的提高耐磨性下降。在干摩擦条件下,镀层中的SiC粒子体积分数在5.8％时复合镀层耐磨性最好;在润滑摩擦条件下,随镀层中SiC粒子体积分数提高,复合镀层耐磨性均提高。

电沉积Ni-SiC纳米复合镀层的显微组织分析

采用超声波辅助脉冲电沉积复合镀技术在铜基表面制备Ni-SiC纳米复合镀层。研究了超声波的施加和不同电极摆放方式对镀层显微组织和性能的影响。结果表明:超声波和第二相颗粒共同作用可以显著细化复合镀层显微组织,显微硬度可达到HV760;复合镀层镍衍射晶面(200)和(220)峰位的变化,说明晶粒生长过程中的择优取向得到了抑制;在其他施镀条件相同时,与电极垂直摆放相比较,电极水平放置时复合镀层厚度减至为12.0μm,且显微硬度下降为HV343。分析原因是,电极水平摆放时第二相颗粒的自沉降作用覆盖阴极表面,阻碍镍的沉积,从而降低了复合镀层中SiC的含量。

镍盐前躯体对CO_2甲烷化Ni/SiC催化剂性能的影响

以氯化镍、硝酸镍、醋酸镍和乙酰丙酮镍为前驱体,采用浸渍法制备了Ni/SiC催化剂,分别记作Ni-Cl,Ni-N,Ni-Ac,Ni-AA。用固定床评价装置考察了四种催化剂在CO2甲烷化反应中的催化活性。结果表明,Ni-AA和Ni-Ac的催化活性相近且明显高于Ni-N和Ni-Cl。采用XRD、TEM、TPR和XPS对反应前后催化剂进行表征,并与催化剂性能进行关联,发现导致Ni-AA和Ni-Ac催化剂催化活性高、稳定性好的原因是由于催化剂中Ni晶粒较小,分散度较高,与载体之间相互作用力较强。

Ni-P-SiC(纳米)化学复合镀工艺的研究

是在化学镀Ni P工艺基础上添加不同浓度的纳米尺寸的SiC粒子,探讨SiC纳米粒子及其浓度对镀速、复合镀层性能等的影响。结果表明:添加适量的SiC纳米粒子,镀速和镀层硬度都有显著的提高,镀速可达到68.4μm/h,镀层硬度可达到1650HV。

搅拌速度对铝合金表面电镀Ni-SiC的影响

主要以硫酸镍、氯化镍、磷酸和碳化硅为基本组分的镀液,通过采用电镀法在铝合金基体上获得Ni-SiC复合镀层,着重探讨搅拌速度对铝合金表面电镀Ni-SiC的影响,并得出最佳的搅拌速度。结果表明:搅拌速度对镀层性能有很大影响,当搅拌速度为300 r/min时,镀速最大,而且镀层均匀、紧凑、细小,耐腐蚀性能良好,镀层中SiC含量也达到最大。

Ni-P-(Ni／SiC)P镀层及其工艺条件的研究

为解决Ni-P-（SiC）p镀层中基体的金属键与增强体的共价键间相容性差，增强体颗粒易脱落，镀层性能降低等问题．采用简单的化学镀方法实现了（SiC）p表面修饰、改性，得到了涂覆型改性（Ni／SiC）p，以（Ni／SiC）p为第二相粒子制备了Ni-P-（Ni／SiC）p化学复合镀层，并初步分析了复合镀机理．实验结果表明：温度、pH值、搅拌速率及（Ni／SiC）p加入量对Ni-P-（Ni／SiC）p镀层的沉积速率及沉积量有较大的影响，本实验条件下的最佳温度为82-86℃；最佳pH值为4．2-4．6；最佳搅拌速率为200r／mim；最佳粒子加入量10g/L．SEM、EDS分析显示Ni-P-（Ni／SiC）p镀层均匀、致密，Ni、P、Si沉积量大，耐磨性实验证明Ni-P-（Ni／SiC）p化学复合镀层硬度、耐磨性优于常见的Ni-P、Ni-P-（SiC）p镀层．经表面修饰、改性后得到的（Ni／SiC），可以进一步提高Ni-P-（SiC）p镀层的使用性能．

ANSYS数值模拟激光熔覆Ni/SiC工艺参数优化

针对修复模具表面失效的问题,采用数值模拟技术对激光熔覆Ni/SiC过程进行参数优化。建立了以不同激光电流、扫描速度及离焦量作为优化工艺参数的有限元分析模型,进行激光熔覆仿真分析,通过改变工艺参数的大小对温度场和应力场进行研究。结果表明:温度和残余应力都随激光电流的增大而升高,且它们都随着扫描速度和离焦量的增大而减小。其中,激光电流、离焦量对温度场的影响比扫描速度明显;离焦量对应力场的影响比激光电流和扫描速度明显。经应力场实验验证,最终实验结果与应力场模拟结果的横向残余应力最高处相差76 MPa,纵向残余应力最高处相差86 MPa。实验结果与应力场模拟结果仅存在细微误差,且误差在合理范围内,证明了模拟结果的正确性。对激光熔覆工艺参数进行优化,优化后的工艺参数为:激光电流120 A,扫描速度为60 mm/min,离焦量为50 mm。