六硼化硅单晶生长

本文报导了采用慢降温自发成核和顶部风冷法,从高温Si-B-Cu溶液中生长出六硼化硅单晶,SiB_6最大单晶尺寸为12×8×5mm。

六硼化硅(SiB_6)添加剂对B_4C陶瓷致密化与力学性能的影响

采用热压烧结(2000℃保温1h)制备了添加2wt%和5wt%SiB_6的B_4C陶瓷,研究了SiB_6不同添加量对B_4C陶瓷致密化和力学性能的影响.结果表明:SiB_6能有效地促进B4C的烧结,并有助于提高材料的力学性能.SiB_6的添加量为2wt%时,B4C陶瓷的块体密度为2.515g/cm^3,是理论密度的99.5%,抗折强度和硬度分别达到426.6MPa和31.2GPa.SiB_6添加量增加为5wt%时,材料的密度为2.500g/cm^3,强度和硬度分别下降为387MPa和29.7GPa.不同添加量对B4C陶瓷的断裂韧性的影响不明显,添加2wt%和5wt%SiB_6的B_4C陶瓷的K_(?)分别为3.20和3.28MPa·m^(1/2).文中还对烧结样品的物相和影响力学性能的原因进行了讨论.

六硼化硅改性环氧树脂烧蚀性能研究

利用六硼化硅作为填料对环氧树脂进行改性,设计制备了不同六硼化硅含量的环氧树脂基复合材料,分析了六硼化硅添加量对复合材料力学性能和烧蚀性能的影响。结果表明,六硼化硅添加能够显著提高复合材料的硬度和热解残重,有效提升复合材料的抗烧蚀性能。适量六硼化硅添加后,烧蚀过程中能够在复合材料表面形成熔融液相,对表面碳化层起到黏结增强作用,改善了复合材料的抗烧蚀性能,线烧蚀率最低为0.387 mm/s。

原位合成碳化硅-硼化钛复相陶瓷的高温摩擦性能及其磨损机理

以SiC为基体,用TiC和B4C为原料反应生成TiB2,原位合成了SiC TiB2复相陶瓷。通过测试SiC和SiC TiB2的高温摩擦系数和比磨损率与温度、外加载荷的关系,研究了SiC TiB2复相陶瓷的高温摩擦学性能。在空气中,外加载荷为0.2 MPa,摩擦速度为0.3 m/s时,SiC TiB2复相陶瓷自对偶(SiC TiB2/SiC TiB2)高温摩擦呈现较好的高温自润滑性能。温度对SiC TiB2/SiC TiB2摩擦系数和比磨损率的影响与载荷有关。载荷为0.4 MPa时,比磨损率最大。用X射线衍射测试了SiC TiB2/SiC TiB2磨屑的组成,用扫描电子镜观察了SiC TiB2/SiC TiB2磨损断面,发现高温摩擦氧化是TiB2SiC/SiC TiB2磨损的主要机理。磨损断面包含摩擦氧化层、过渡层和基体亚表面3层,氧化层和过渡层接触紧密。磨屑具有典型包裹结构,其主要氧化物是无定形氧化硅。平滑的氧化层改进了摩擦表面的塑变性能,缓冲了摩擦应力,减小了高温比磨损率。

可加工氮化硅/氮化硼复相陶瓷的制备

以硅(Si)粉、六方氮化硼(h-BN)为原料,在氮气(N2)中用燃烧合成(combustion synthesis,CS)气固反应法,原位生成可加工氮化硅/氮化硼(Si3N4/h-BN)复相陶瓷。考察了h-BN不同体积分数(下同)对Si3N4/h-BN复相陶瓷可加工性的影响。结果表明:在实验条件下,Si粉氮化完全,不存在残余的游离Si。Si3N4/h-BN复相陶瓷中以柱状β-Si3N4为主相,β-Si3N4晶粒之间为针状h-BN相。随着h-BN相含量的增加,Si3N4/h-BN复相陶瓷的可加工性提高,抗弯强度先减小后增加。h-BN含量为25%时,Si3N4/h-BN复相陶瓷的抗弯强度最低。

硼化锆基碳化硅复相陶瓷

以钇铝石榴石(yttriumaluminumgarnet,YAG)为烧结助剂,通过无压烧结工艺制备了ZrB2-SiC复相陶瓷。研究了复相陶瓷的相组成、抗烧蚀性能以及烧结助剂含量、烧结温度对复相陶瓷力学性能和显微结构的影响。结果表明:复相陶瓷的物相组成主要为ZrB2,SiC和少量玻璃相;添加YAG或提高烧结温度能使材料的晶粒显著长大,并显著提高材料的相对密度和力学性能。当YAG含量为9%(质量分数),烧结温度为1800℃时陶瓷的相对密度为97.1%、Rockwell硬度HRa为88、弯曲强度为296MPa、断裂韧性为5.6MPa·m1/2。复相陶瓷具有优异的超高温抗烧蚀性能,在2800℃烧蚀30min,烧蚀率仅为0.001mm/s,烧蚀后的显微结构呈现复杂的多层结构。

碳化硅-二硼化钛复合材料烧结工艺研究

采用无压烧结工艺,研究不同烧结温度和不同烧结助剂含量的碳化硅-二硼化钛复合陶瓷的固相烧结机理及其对复合陶瓷致密化的影响。研究结果表明:当B含量在0.4～2%变化时,烧结密度随B含量增加一直下降,在B含量为0.4%时烧结密度最大;当C含量在2～4%变化时,烧结密度随C含量增加而增加,在3%时达到最大值后又下降。在烧结温度约为2180℃时,碳化硅-二硼化钛复合陶瓷有最大的密度。

硼掺杂碳化硅负载Pt催化剂的甲醇电催化氧化性能

以硼掺杂碳化硅(B0.1SiC)为载体,采用循环伏安法在B0.1SiC载体上电沉积Pt纳米粒子制备了Pt/B0.1SiC催化剂。利用X射线光电子能谱、X射线衍射、氮气吸附-脱附、扫描电镜及透射电镜等测试方法对催化剂的晶型、表面性质及形貌进行了表征。结果表明,硼原子掺杂进入SiC晶格并取代了Si位点,使B0.1SiC载体的导电性增强;Pt纳米粒子均匀地分布在B0.1SiC载体上,平均粒径为2.7 nm。与相同条件下制备的Pt/SiC催化剂相比,Pt/B0.1SiC具有较大的电化学活性表面积、更高的甲醇催化氧化活性和稳定性。

碳化硅-二硼化钛复合陶瓷性能研究

采用无压烧结,利用小分子的B、C作为烧结助剂在2 180℃获得了相对密度为96%的SiC-TiB2复合材料,XRD分析显示在烧结过程中无新相产生,从烧结体的显微形貌可以看出,在烧结过程中有包晶现象,SiC颗粒有明显长大趋势.大的晶粒存在使烧结体的力学性能降低,主要表现为抗弯强度和断裂韧性不高,分别只有158.6 MPa和2.85 MPa·m1/2.

硼修饰纳米二氧化硅交联剂研发及性能评价

针对目前常规有机硼、无机硼交联的瓜胶压裂液普遍存在羟丙基瓜胶用量大、残渣含量高等的问题,笔者先将硅酸钠水解制得纳米二氧化硅,然后将制得的纳米二氧化硅与γ-氨丙基三甲氧基硅烷反应得到表面修饰纳米二氧化硅,再与硼酸进行反应,最后制得可交联的硼修饰纳米二氧化硅交联剂,该交联剂粒径主要分别在7～11 nm,可有效降低瓜胶用量及残渣含量。研究了该交联剂交联的羟丙基瓜胶压裂液,室内研究表明,该压裂液体系各项性能良好:在温度分别为50℃、120℃,剪切速率170 s^(-1)下连续剪切120 min,最终黏度均大于50 mPa·s;50℃下破胶60 min,破胶液黏度小于5mPa·s;表面张力22.77 mN/m;防膨率89.6%;残渣含量145 mg/L;岩心基质渗透率损害率为9.82%～14.86%,压裂液各项性能良好,羟丙基瓜胶浓度降低20%,残渣含量降低25%,满足现场施工要求。

用硼铝二氧化硅乳胶源制造快速晶闸管

使用硼铝二氧化硅乳胶源制出500A，1600V快速晶闸管，其主要参数di/dt≥300A／us，du/dt≥500V/us，本文介绍了该器件的结构特点，理论设计及关键工艺。

自搅拌下CoB/SiO2催化剂催化硼氢化钠水解制氢研究

采用浸渍-化学还原法制备了硼化钴/二氧化硅(CoB/SiO2)催化剂,并考察了其催化硼氢化钠水解制氢的性能。研究了二氧化硅粒径、硝酸钴与二氧化硅物质的量比、硝酸钴与硼氢化钠物质的量比等条件对催化剂性能的影响,进而考察了催化剂用量、搅拌转速、反应温度等条件对硼氢化钠水解制氢性能的影响。结果表明,在二氧化硅粒径为15 nm、硝酸钴与二氧化硅物质的量比为0.08∶1、硝酸钴与硼氢化钠物质的量比为1∶5条件下,制备的催化剂催化硼氢化钠水解产氢的速率为45.6 mL/(min·g);因为催化剂粒径很小,伴随硼氢化钠水解产氢产生的动量可以完全消除外扩散速率的影响,搅拌转速对硼氢化钠水解速率的影响很小,硼氢化钠的水解速率随着催化剂用量的增加而增大;随着温度的升高,硼氢化钠的水解速率增大,硼氢化钠水解反应的表观活化能为48.54 kJ/mol,硼氢化钠反应级数为零;催化剂具有良好的重复使用性能和稳定性。

CBN砂轮的使用与维护

一、CBN砂轮的特点 1.硬度高、耐磨性好、寿命长 CBN磨料硬度仅次于金刚石,努氏标度达46100MPa,为氧化铝磨料硬度的两倍,韧性和耐磨性也较氧化铝磨料好,磨削比是氧化铝磨料的100倍以上,且磨损均匀。因此,CBN砂轮的耐用度很高,寿命很长,在磨削操作中较容易控制工件尺寸和公差,不需要频繁停机检验工件尺寸和调整机床以补偿砂轮的磨损,也不必频繁修整砂轮,大大缩短了辅助工时,提高了劳动生产率。

CaO-B_2O_3-SiO_2系低温共烧陶瓷的致密化行为及性能

以CaO–B2O3–SiO2(CBS)玻璃粉末为原料,采用流延成形工艺制备了CBS系生料带。生料带在排完胶后可以在775～950℃内烧结。研究了生料带在烧成过程中致密化和晶化行为以及烧成温度对其介电性能和烧结性能的影响。结果表明:烧成样品中的主晶相为β-CaSiO3,850～900℃烧成样品中有少量CaB2O4。在样品烧成过程中,排胶后的CBS玻璃粉末首先烧结致密化,然后才开始晶化,即致密化过程要早于晶化过程,CBS玻璃的析晶倾向于整体析晶,这有利于CBS玻璃粉末的烧结。由于玻璃中析出晶相与残余玻璃相存在密度差,烧成样品的体积密度随着烧成温度的升高而降低。烧成温度的升高可促使玻璃中晶体析出和长大,且析出晶相具有比CBS玻璃低的相对介电常数(εr),样品的εr随烧成温度的升高呈下降趋势。

多孔硼化锆–碳化硅–石墨超高温陶瓷的抗热冲击性能

为了改善ZrB2基超高温陶瓷的热冲击损伤抗性,采用冷等静压–无压烧结法在ZrB2–SiC–Graphite（ZSG）材料体系中引入孔隙制备ZSG多孔陶瓷,同时利用热压法制备了ZSG致密陶瓷作为对比材料,研究了2种ZSG陶瓷材料的力学性能,并探究了孔的引入对ZSG复合陶瓷热冲击性能的影响。结果表明：孔的引入降低了ZSG陶瓷的抗弯强度（由230.04 MPa降为98.12 MPa）和断裂韧性（由4.69 MPa·m^1/2降为4.27 MPa·m^1/2）,但孔的引入大大提升了ZSG陶瓷的临界裂纹尺寸（由132μm增长为602μm）。孔的引入明显提高了材料的残余强度保持率（由54%增长为84%）,即改善了ZrB2基陶瓷的热冲击损伤抗性。与其它材料体系不同的是,孔的引入还提高了ZSG复合陶瓷的临界温差,说明孔对ZSG复合陶瓷的热冲击断裂抗性和损伤抗性具有同时增强的效果。

PAS烧结SiC/h-BN复相陶瓷的韧性表征

为探讨等离子活化烧结(PAS)工艺制备的SiC/h-BN复相陶瓷的失效特性,采用三种韧性表征方式(断裂韧性K_(IC)、韧化比、R曲线)研究评判该类复相材料破坏的韧性依据,并对裂纹扩展的显微形貌进行分析与讨论,建立了复相陶瓷失效评价的模型。结果表明:SiC/h-BN复相陶瓷两种试样的K_(IC)都随着h-BN含量的增加而降低;以韧化比(TI)作为韧性指标,发现h-BN含量越多,复相陶瓷的韧性越好;结合R曲线可知,h-BN含量增多,复相陶瓷的R曲线呈陡峭的上升趋势,但却有着较低的裂纹扩展门槛值。由此可知,三种韧性表征结果之间存在着相互矛盾。基于显微形貌分析发现,复相陶瓷中存在的层状h-BN增加了能量耗损,裂纹在扩展过程中发生偏转、分叉和桥联等现象。以K_(IC)作韧性指标更多反映的是裂纹萌生的阻力,韧化比TI更多反映的是裂纹扩展的阻力。基于材料在工程应用中的不同应力状态,应选择合适的韧性参数来表征,才能更直接地指导复相陶瓷的应用及失效评价。

高选择性苯乙酮加氢Ni-Sn-B/SiO_2非晶态催化剂的制备及表征

采用化学还原法制备了一系列三元非晶态Ni Sn B/SiO2 催化剂 ,并考察了Sn含量对催化剂的苯乙酮选择加氢制备苯乙醇反应的活性及选择性的影响 ,同时对Sn改性前后的催化剂进行了系统的表征 .XRD结果表明 ,Sn物种在催化剂表面高度分散 ,没有改变催化剂的非晶态结构 .SEM结果也表明Sn的修饰并不改变非晶态合金的特征形貌 .在苯乙酮加氢反应中 ,当Sn/SiO2 =10wt %时 ,羰基加氢产物苯乙醇的得率可高达 97 5 % ,且苯环加氢产物仅为 0 5 % ,显示了良好的羰基加氢选择性 .结合XPS结果 ,我们将该催化剂优异的催化性能归因于非晶态合金独特的电子结构、活性组分的高度分散及催化剂中Sn氧化物对羰基的选择性活化 .

高压气-固燃烧合成h-BN-SiO_2和h-BN陶瓷材料的研究

采用高压气 -固燃烧合成法制备了密度为 1.79g/ cm3的 h- BN- Si O2 陶瓷和密度为 1.70 g/ cm3的 h- BN陶瓷 ,抗弯强度分别为 76 MPa和 42 .8MPa,硬度分别为 2 12 (HV)和 10 8(HV)。分析了氮气压力和初始孔隙率对反应物燃烧和产物的影响 ,结果发现在适当的初始孔隙率和氮气压力条件下 (对于 h- BN- Si O2 :48%≤ρ≤ 5 2 % ,75 MPa≤ P≤ 85 MPa;对于 h- BN:48%≤ ρ≤ 5 2 % ,95 MPa≤ P≤ 110 MPa)可以得到无裂纹的产物。产物中的片状 h- BN颗粒为各向同性 ,高的氮气压力导致 h- BN颗粒尺寸增大 ,同时发现 h- BN- Si O2 产物中 Si O2 以玻璃相的形式存在于晶相B7O的边缘 ,B7O的产生与原料 Si O2

不同结构的Si_3N_4/BN纤维独石陶瓷的力学性能

通过实验对两种不同结构在不同温度下的Si3N4/BN纤维独石陶瓷力学性能进行了研究。实验结果表明 :单轴排布的纤维独石陶瓷具有明显的各向异性。 0 0 /90 0 /0 0 排布的纤维独石陶瓷宏观上各向异性不明显。单轴排布的纤维独石陶瓷随温度的升高 ,强度下降幅度较小 ,具有优异的高温力学性能。而按 0 0 /90 0 /0 0 排布的纤维独石陶瓷随温度的升高 ,表现为层状结构特征 ,容易开裂。实验通过扫描电镜SEM观察了材料的显微结构以及断口形貌 ,并探索了结构对性能影响的机理。

BaO-B_2O_3-SiO_2玻璃助剂中SiO_2对低温烧结PTCR陶瓷性能的影响

研究了氧化钡-氧化硼-氧化硅(BaO-B2O3-SiO2)玻璃助剂对Y掺杂BaTiO3陶瓷微观结构和PTCR特性的影响。微观结构分析表明,玻璃助剂中SiO2的含量能改变晶界相组成,影响样品的烧结特性和室温电阻率。实验结果表明,当含有5%SiO2(摩尔分数)的BaO-B2O3-SiO2玻璃助剂的添加量为3%(质量分数)时,在1050℃保温3h烧结的样品的室温电阻率为210Ω.cm,升阻比为3.5个数量级。