AISI 304不锈钢表面Fe_3Si型硅化物渗层的制备及渗硅机理

以n(NaCl):n(KCl):n(NaF)=2:2:1碱金属卤化物混合体系做载体,采用不同摩尔比的Na2SiF6和Si粉作渗硅剂,在800℃下利用熔融盐法分别对AISI 304不锈钢进行渗硅处理。采用X射线衍射仪(XRD)分析渗硅层的物相组成,用附带能量色散谱仪(EDS)附件的扫描电子显微镜(SEM)研究渗层截面的形貌和成分,分析熔盐法渗硅层的形成机理。结果表明:融盐中SiF62-的浓度决定渗层中Si元素的含量,由于SiO2在融盐体系中的溶解,融盐中SiF62-得到补充,渗层中Si元素的含量进一步提高。

6.5%Si渗硅工艺新进展

介绍了化学气相沉积法(CVD)6.5%Si钢连续渗硅生产线及处理工艺进展状况,比较了6.5%Si与3%Si的磁性,简述硅钢原板的成分要求,添加Cr、Al对高频性能的影响,涂布绝缘薄膜对降低噪音的影响。

直流电场作用下的快速粉末渗硅工艺

为了探讨施加直流电场对固体粉末渗硅渗速的影响,以20钢为基材,通过在渗硅介质与被改性样品间施加直流电场,研究快速粉末渗硅的合适工艺条件,并研究该工艺获得的渗层性能。结果表明:直流电场可降低粉末渗硅温度,显著提高渗硅速度;可使常规粉末渗硅温度从1 050℃以上降低到750℃;加热温度为800℃,直流电流6 A时,20钢的渗硅层厚约85μm;直流电场条件下获得的渗硅层主要由Fe5Si3相组成,在700℃具有良好的抗氧化性能。

铌表面固体粉末包埋渗硅研究

采用固体粉末包埋渗硅工艺在铌表面制备了二硅化铌涂层,研究了渗硅过程中Si沉积的反应机理和二硅化铌涂层的结构.结果表明:涂层由单相的二硅化铌组成;Si的输运和沉积主要依靠硅的低氟化物SiF2完成.

表面渗硅处理提高钛铝基合金高温抗氧化性

使用Al—Si合金熔体对钛铝基合金进行表面渗硅处理,在表层发生了不同程度的界面反应,生成成分比例不同的以Si,Ti,Al三元素为主的物相.表面渗硅处理可明显增强钛铝基合金的高温抗氧化性.经1173 K,100 h的恒温氧化后,表面涂层氧化生成致密的Si—Ti—Al—O复杂氧化物,而且表面涂层与TiAl基体之间还发生了一定程度的界面反应,生成Ti—Si及TiAl2化合物.对于1053 K渗硅处理的试样,在恒温氧化过程中,表面Si-Ti-Al化合物的局部区域已经转化成为更加稳定的Ti—Si化合物.

纯碳坯渗硅制备反应烧结碳化硅的研究

以石油焦粉制备纯碳素坯高温渗硅的方法制备了反应烧结碳化硅陶瓷。研究表明 ,素坯的碳含量 (或孔隙率 )对材料的最终物相组成有决定性的影响 ;合成 Si C时的热效应以及反应过程中的体积效应 ,是影响石油焦坯体烧结的根本原因 ;烧结时间短使晶粒细化 ,是材料强度提高的主要原因。 90 %理论碳含量的素坯渗硅后 ,所得材料的密度为 3.0 8～ 3.12 g/ cm3,强度为 (5 5 0± 30 )

渗硅碳化硅材料结构与性能关系的研究

采用低廉石油焦碳粉为原料制造全碳粉生坯 ,通过有机添加剂来调配生坯中碳的比例 ,以控制烧结体中游离硅 (fSi)、游离碳 (fC)含量(其中fSi,fC 为烧结体中未反应的硅和碳 ) .研究了全碳粉反应渗硅碳化硅 (PCRBSC)材料的结构与力学性能的关系 ,分析了渗硅碳化硅材料中游离硅、游离碳含量对抗弯强度的影响 .结果表明 :渗硅碳化硅材料中随游离硅含量的增加 ,其抗弯强度下降 ,并且二者呈直线关系 ,符合线性复合规则 .另一方面 ,游离碳含量较高的渗硅碳化硅材料 ,尽管游离硅含量低 。

以淀粉为填充剂的碳坯渗硅制备反应烧结碳化硅陶瓷

探索了一条高性能RBSC低成本制造的新途径,本研究以石油焦粉为碳质原料制坯,玉米淀粉为填充剂调整碳坯的密度,纯碳素坯经高温渗硅得到密度为3.12g/cm3,强度为580MPa的反应烧结碳化硅陶瓷.研究结果表明掺加淀粉后素坯中含有更多的微孔,烧结体晶粒平均尺寸为2-4μm,晶粒细化是材料性能比传统RBSC材料高的原因.

界面涂层对气相渗硅C_f／SiC复合材料力学性能的影响

在1650℃气相渗硅(Vapor Silicon Infiltration-VSI)制备了3D碳纤维增强SiC基复合材料(C_f/SiC),其密度约为1.85g/cm^3.当C/SiC界面涂层存在时,气相渗硅C_f/SiC强度为239.5MPa;而无界面涂层存在时,C_f/SiC弯曲强度大幅下降,约为67.4MPa.无界面涂层保护时,气相渗硅过程中纤维与硅蒸气发生反应,使得纤维硅化,造成材料性能下降.纤维表面沉积的C/SiC涂层,不仅保护纤维,避免被硅侵蚀,而且具有弱化界面、偏转裂纹等作用,复合材料的断裂功得到显著提高.将气相渗硅温度提高到1700℃后,有界面涂层存在情况下C_f/SiC复合材料密度显著提高,达到2.25g/cm^3,强度基本与1650℃时相当.

熔融渗硅法制备C/C-SiC复合材料的研究进展

综述了熔融渗硅法制备C/C-SiC复合材料的国内外研究和应用现状,重点分析了碳纤维预制体和C/C多孔体的制备,以及熔融渗硅过程对C/C-SiC复合材料性能和结构的影响,介绍了C/C-SiC复合材料作为热结构和摩擦材料在航空航天和先进摩擦制动系统中的应用,提出了C/C-SiC复合材料制备过程中存在的问题和今后研究的重点。

CVD-SiC界面改性涂层对气相渗硅制备C_f/SiC复合材料力学性能的影响

在气相渗硅制备C_f/SiC复合材料时,界面改性涂层非常重要。良好的界面改性涂层一方面起到保护碳纤维不受Si反应侵蚀的作用,另一方面起到调节纤维和基体界面结合状况。通过在C纤维表面制备CVD-SiC涂层来进行界面改性,研究CVD-SiC界面改性涂层对GSI C_f/SiC复合材料力学性能和断裂特征的影响,并分析其影响机制。结果表明:无CVD-SiC涂层改性的C_f/SiC复合材料力学性能较差,呈现脆性断裂特征,其强度、模量和断裂韧度分别为87.6MPa,56.9GPa,2.1MPa·m1/2。随着CVD-SiC涂层厚度的增加,C_f/SiC复合材料的弯曲强度、模量和断裂韧度呈现先升高后降低的趋势,CVD-SiC涂层厚度为1.1μm的C_f/SiC复合材料的力学性能最好,其弯曲强度、模量和断裂韧度分别为231.7MPa,87.3GPa,7.3MPa·m1/2。厚度适中的CVD-SiC界面改性涂层的作用机理主要体现在载荷传递、"阻挡"Si的侵蚀、"调节"界面结合状态3个方面。

素坯密度对气相渗硅制备C/C-SiC复合材料结构与性能的影响

三维针刺碳毡经化学气相渗透(Chemical Vapor Infiltration,CVI)增密制备C/C素坯,通过气相渗硅(Gaseous Silicon Infiltration,GSI)制备C/C-SiC复合材料。研究素坯密度与CVI C层厚度及素坯孔隙率的变化规律,并分析素坯密度对C/C-SiC复合材料力学性能、热学性能的影响。结果表明:随着素坯密度增大,CVI C层变厚,孔隙率减小;C/C-SiC复合材料中残C量随之增大,残余Si量随之减小,SiC先保持较高含量(体积分数约40%),随后迅速降低,C/C-SiC复合材料密度逐渐减小,力学性能先增大后减小,而热导率及热膨胀系数降低至平稳。当素坯密度为1.085g/cm3时,复合材料力学性能最好,弯曲强度可达308.31MPa,断裂韧度为11.36MPa·m1/2。研究发现:素坯孔隙率较大时,渗硅通道足够,残余硅多,且CVI C层较薄,纤维硅蚀严重,C/C-SiC复合材料力学性能低;素坯孔隙率较小时,渗硅通道很快阻塞,Si和SiC含量少,而闭孔大且多,C/C-SiC复合材料力学性能也不高。

机械能助渗硅的研究

开发研究了机械能助渗硅工艺 ,将渗硅温度由常规工艺的 950～ 1 0 50℃降低到 480～ 540℃。用自己研制的渗硅剂 ,在540℃× 4h得到 60 μm的渗硅层。渗硅层表面硬度为 70 0HV0 .1 ,由外向里 ,逐渐降低到其基体硬度。渗硅层表面为Fe3Si相 ,组织致密 ,未发现明显的孔隙 ,能实现无孔渗硅 ,满足耐蚀性要求。渗硅层的硅含量 (质量分数 )为 1 8%左右 ,略高于常规工艺所得渗层的硅含量。机械能助渗硅的渗硅温度低 ,渗硅时间短 ,节能效果十分显著 ,产品质量明显提高 ,且设备投资少 ,原料来源广泛 ,成本低廉 ,将为渗硅在耐蚀性方面的应用提供广阔的前景。

Ti_3SiC_2表面渗硅涂层的抗高温氧化性能

采用固体粉末包埋法在Ti3 SiC2 陶瓷上渗硅 ,研究了渗硅涂层的抗高温氧化性能 ,用XRD及SEM /EDS分析了渗硅涂层及其氧化后产物的成分、结构和形貌等。结果表明 :渗硅层主要由TiSi2 和SiC组成 ,在空气中氧化时形成了SiO2 和TiO2 的混合氧化物膜。渗硅样品在 110 0℃和 12 0 0℃下的恒温氧化速率比Ti3 SiC2 降低了 2～3个数量级 ,110 0℃下抗循环氧化性能也优于Ti3 SiC2 。但由于渗硅层中存在裂纹 ,循环过程中当裂纹贯穿整个渗硅层时 ,涂层的氧化速度开始增加 ,其保护作用逐步退化。在 110 0℃下空气中循环氧化时 ,经 40 0次循环后涂层已基本失效。

铜表面气体渗硅涂层的抗氧化性能研究

对用硅烷－氢（ＳｉＨ４／Ｈ２）混合气体在Ｃｕ表面进行化学热处理获得的含硅涂层进行了抗氧化性研究．结果表明，纯铜表面含硅涂层的形成提高了材料的抗氧化性能．对含硅铜涂层的氧化机理进行了探讨．

C/C-SiC复合材料熔融渗硅制备工艺

C/C-SiC 复合材料具有许多优异的性能,如高比强度、高比模量、优良的高温性能、高热导率以及低热膨胀系数等。与其它制备工艺相比,采用熔融渗硅法制备 C/C-SiC 复合材料的工艺具有操作简单、周期短、成本低等优点。综述了目前熔融渗硅法制备 C/C-SiC 复合材料的研究状况。

碳化硅粉体对熔融渗硅法制备C_f/SiC复合材料结构的影响

以三维针刺碳纤维为预制体,含有微米级碳化硅粉体的酚醛树脂浆料为碳源,采用熔融渗硅(Molten Silicon Infiltration)法制备Cf/SiC复合材料,研究了碳化硅粉体的存在对制备Cf/SiC复合材料结构的影响。结果表明:预成型体中,微米级碳化硅粉体能有效的浸渍至纤维束中,并在裂解过程中因与基体碳热膨胀系数差异产生与粉体粒径相当的微裂纹,形成裂纹孔道结构,预成型体密度为1.32 g/cm3,开口气孔率为25%;复合材料中,裂纹的引入为熔融渗硅提供通道,但裂纹孔道尺寸过大影响了复合材料的进一步致密化,SEM表明在碳化硅颗粒周围形成闭气孔,复合材料密度为1.93 g/cm3,开口气孔率为7%。

高速钢表面渗硅沉积金刚石

研究了利用表面扩散渗硅 ,在高速钢基底上沉积金刚石的工艺方法 利用SEM ,X射线衍射技术检验了金刚石膜和试样表面组织的变化 结果表明 ,利用表面扩散渗硅 ,在高速钢表面形成富硅层 ,使过渡层有较高的含硅量 。

熔融渗硅对二维编制炭/炭复合材料摩擦特性的影响

为了改善航空刹车副用炭 /炭复合材料的摩擦磨损性能 ,对二维编制C/C复合材料的摩擦机理进行了深入的研究 ;对比了试样渗Si后及渗Si前的实验结果 ,着重研究了试样不同的渗Si量对摩擦磨损行为及特性的影响。结果发现渗Si的试样比没有渗Si试样摩擦曲线线型好 ,并且摩擦试验过程中的振动现象也得到了解决。但摩擦因数随着所生成SiC含量的增加 ,由 0 .35→ 0 .32→ 0 .2 8呈下降趋势 ;磨损量随着所生成SiC含量的增加而增大 ;当有大量的不均匀的SiC颗粒生成时 ,C/C复合材料的摩擦表面将会被剥落 。

表面机械研磨/异步轧制无取向硅钢薄带的渗硅行为

对w(Si)=3%无取向硅钢进行表面机械研磨处理(SMAT)和异步轧制(CSR),获得表面纳米结构,再进行550～650℃、4 h固体粉末渗硅处理,用透射电镜(TEM)、扫描电镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)研究表层组织演变。结果表明:经过SMAT后,w(Si)=3%无取向硅钢表面形成了等轴状、取向呈随机分布的、晶粒尺寸为10 nm的纳米晶组织;异步轧制后,表面纳米晶组织保持不变;550～650℃、4 h渗硅处理后,SMAT+CSR样品表面形成化合物层,其厚度随着温度的升高由17μm增加到52μm;化合物层由Fe3Si和FeSi相组成.