碳源对反应烧结碳化硅性能的影响

以炭黑和石墨为碳源,控制碳添加量为10%(质量分数,下同),研究了不同炭黑、石墨比例对反应烧结碳化硅性能的影响。结果表明,当炭黑添加量为4%、石墨添加量为6%时,反应烧结碳化硅的力学性能较佳,此时抗弯强度为251.7 MPa,断裂韧性为4.29 MPa·m^(1/2)。通过XRD检测及对XRD谱进行Rietveld精修,分析发现炭黑添加量为4%、石墨添加量为6%的反应烧结碳化硅中的游离Si含量为24.44%(质量分数),而石墨添加量为10%的反应烧结碳化硅中的游离Si含量为28.57%(质量分数),相比前者游离Si含量较高,减少游离Si的含量可以提高反应烧结碳化硅的力学性能。

基于脉冲回波法的反应烧结碳化硅弹性模量预测

为了快速准确地检测反应烧结碳化硅(RBSC)的弹性模量,基于材料超声声速与弹性特性之间的关系,采用脉冲回波法检测不同密度RBSC材料的超声纵波声速与横波声速,结合密度计算得到材料的弹性模量。建立了弹性模量与密度之间的直接模型,并将模型预测值与实测值、传统经验模型所得值分别作对比;进一步,研究了不同密度RBSC材料的面孔隙率和游离硅含量随密度的变化规律,并建立了密度与游离硅体积百分含量的经验公式。结果表明,建立的弹性模量预测模型可以无损、简单、快捷地得到RBSC材料的弹性模量,密度与游离硅体积分数的经验公式还可辅助调节RBSC材料的制备工艺,对碳化硅等复合材料的研制和检测具有重要意义。

粉末床熔融-反应烧结碳化硅复合材料制备与吸波性能研究

本文通过高速搅拌制备了适用于粉末床3D打印的酚醛包覆原料,采用粉末床熔融制备了碳化硅和碳纤维坯体,并结合后续浸渍增密和反应烧结获得了分别含碳化硅粉末和碳纤维粉末的两种碳化硅复合材料。对比研究了两种材料的微观形貌、物相特征及力学性能,并对其介电参数进行了系统分析,通过计算得到了吸波性能。结果表明,碳纤维增强碳化硅陶瓷基复合材料具备更优异的力学性能和吸波性能,其抗弯强度达到了(289±22.4)MPa,体积密度为(2.69±0.05)g/cm^(3),开孔率低至0.472%。当材料厚度为2.77 mm时,CF-S复合材料的最小反射损耗(RL_(min))值在11.14 GHz处达到了-40.7 dB;当厚度增加至6 mm时,RL_(min)值在5.77 GHz处达到了-35.1 dB。该材料可以在高温氧化工况下维持良好的吸波性能。研究结果为吸波-结构一体化碳化硅复合材料构件的制备提供了技术和理论支撑。

酚醛/环氧树脂凝胶注模成型制备反应烧结碳化硅

为了探究一种低成本、环保的反应烧结碳化硅材料成型方法,以SiC细粉和微粉、酚醛树脂和环氧树脂为主要原料,四甲基氢氧化铵为分散剂,配制固相质量分数为55%,酚醛树脂质量分数分别为13.5%、18%、22.5%及27%的SiC陶瓷泥浆,采用凝胶注模成型制成坯体,坯体经固化、800℃保温2 h热处理后,在真空条件下1760℃保温3 h制备反应烧结碳化硅材料。研究了坯体的固化机制及酚醛树脂加入量对试样显微结构、物相组成和物理性能的影响。结果表明:1)坯体固化机制为酚醛/环氧树脂中羟甲基与芳环的邻对位氢发生缩合反应交联,形成了较高强度的结合网络。2)随着酚醛树脂加入量的增加,树脂体系裂解残碳与熔融硅反应,烧后试样的常温抗折强度先增加然后降低。当酚醛树脂加入量为18%(w)时,烧后试样常温抗折强度最高,为79.9 MPa,此时试样的显气孔率和体积密度分别为1.1%、2.88 g·cm^(-3)。

反应烧结碳化硅的研究与进展

反应烧结碳化硅以其适中的机械性能、抗氧化性能和相对较低的造价而日益受到重视.本文对反应烧结碳化硅的类型、当前研究热点及反应烧结机理进行了综合评述.

添加元素对反应烧结碳化硅导电特性的影响

研究了Ni、Mo和Al元素对反应烧结碳化硅导电特性的影响.试样通过室温、高温电阻率的测定和显微组织分析,可知在室温与高温下,加入Ni、Mo和Al均可明显降低反应烧结碳化硅的电阻率,随着Ni、Mo和Al加入量的增加,碳化硅的室温电阻率也下降.其中,Ni、Mo对反应烧结碳化硅电阻率的影响比Al大.在烧结过程中,Ni、Mo分别与液态Si反应,并在碳化硅粒子界面处生成Ni2Si3和Mo3Si5相。

生坯制备参数对反应烧结碳化硅显微组织与性能的影响

研究了反应烧结碳化硅陶瓷的显微组织和性能与生坯碳含量、成型压力以及碳粉粒度的关系。结果表明：生坯成型压力与生坯含碳量存在最佳匹配，否则，陶瓷性能随之降低；对于一定粒度的碳化硅粉而言，加入到生坯中碳粉粒度应小于一定尺寸，否则，陶瓷的断裂强度和密度将随碳粉粒度的增大而降低。

反应烧结碳化硅陶瓷的高温氧化行为研究

研究了反应烧结碳化硅陶瓷在1300℃空气中的高温氧化行为,结果表明:高温氧化过程中在试样表面出现的非晶态SiO2晶化以及氧化膜起裂,使得该陶瓷氧化曲线遵循对数氧化规律。

反应烧结碳化硅平面反射镜的光学加工

介绍了100mm口径反应烧结碳化硅平面反射镜的光学加工工艺流程。按照流程依次介绍了在粗磨成形、细磨抛光和精磨抛光过程中使用的机床、磨具和磨料以及采用的工艺参数和检测方法。介绍了在光学加工各个步骤中应注意的问题。展示了加工后反应烧结碳化硅平面反射镜的实物照片。给出了面形精度和表面粗糙度的检测结果:面形精度(95%孔径)均方根值(RMS)为0.030λ(λ=632.8nm),表面粗糙度RMS值达到了1.14nm(测量区域大小为603 6μmⅹ448 4μm)。

反应烧结碳化硅的显微组织

对不同生坯进行硅化处理后得到的反应烧结碳化硅的显微组织进行了研究.结果表明:选用αSiC+C粉的混合物作为生坯,SiC相的体积分数随生坯中wC的增加而增加,但过大的wC将使硅化后的试样出现残碳;选用碳毡作为生坯,反应烧结碳化硅的显微组织特点是C/Si反应生成的碳化硅颗粒均匀细小,并呈线状分布在游离硅中;浸渍过树脂的碳毡硅化处理后的显微组织特点是反应生成的碳化硅颗粒粗大且呈不均匀分布.X射线衍射结果也表明,反应烧结碳化硅陶瓷由游离Si、αSiC、βSiC组成。

反应烧结碳化硅材料研究进展

系统总结了反应烧结ＳｉＣ材料的研究进展，包括Ｓｉ／ＳｉＣ复相陶瓷、Ｓｉｌｃｏｍｐ和连 续纤维增强Ｓｉ／ＳｉＣ陶瓷基复合材料的制备工艺与性能，提出了反应烧结ＳｉＣ材料今后的研 究方向。

反应烧结制备碳化硅增强石墨复合材料及其性能

以鳞片石墨和硅粉为混合原料,采用真空热压烧结工艺制备碳化硅增强石墨基复合材料。考察原料中硅粉含量对复合材料性能和结构的影响。XRD与SEM分析表明,经1900℃热压烧结后,硅粉与石墨发生原位反应生成碳化硅强化相,形成的碳化硅均匀分散在石墨片层间。随着硅质量分数从28.06%提高到37.94%,复合材料的弯曲强度从112 MPa提高至206 M Pa。此外,当硅含量低于31.46%时,复合材料的摩擦系数恒定为0.1,与纯石墨的摩擦系数相当。

热处理温度对反应烧结碳化硅材料组织与性能的影响

研究了真空热处理温度对反应烧结碳化硅材料显微组织和断裂强度的影响。结果表明 :反应烧结碳化硅中的游离硅在 1 60 0℃、1 80 0℃真空热处理过程中已全部去除 ;经过 1 80 0℃真空热处理材料的强度均高于 1 60 0℃真空热处理材料的强度。在 1 80 0℃真空热处理过程中发生的碳化硅再结晶以及气孔形状的变化 ,是其强度较高的主要原因。

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.

反应烧结碳化硅研究进展

对有关反应结合碳化硅 (RBSC)材料的研究进展作了综述 ,并对存在的问题和今后可能的发展方向提出了自己的见解 ,包括 :进一步提高性能 ;降低游离硅含量 ,提高使用温度 ;提高材料的可靠性和稳定性 ;

反应烧结碳化硅球面反射镜的光学加工与检测

介绍了250mm口径、4200mm曲率半径的反应烧结碳化硅球面反射镜光学加工和检测的工艺流程;并按照流程依次介绍了在研磨成型、细磨抛光和精抛光过程中使用的机床、磨具、磨料及采用的工艺参数和检测方法。介绍了在光学加工和检测各个步骤中应注意的问题。展示了加工后250mm口径反应烧结碳化硅球面反射镜的实物照片,并给出了面形精度和表面粗糙度的检测结果:面形精度(95%孔径)均方根值(RMS)为0.037波长(λ=632.8nm),表面粗糙度RMS值达到1.92nm(测量区域大小为603.6ⅹ448.4μm)。

以单质Si、C原料制备反应烧结碳化硅的研究

以 C- Si坯体融渗 Si的方法制备反应烧结碳化硅 ,研究了坯体中 Si含量对素坯结构、物相组成以及材料性能的影响。 C转化为 Si C时的体积效应是引起坯体毛细管阻塞的主要原因。 Si粉的掺入提供了精细地调整坯体结构的手段 ,使 Si C的转化率得以提高。烧结过程研究表明 ,预掺 Si使部分 Si C的合成反应提前进行 ,反应发热得以减缓。当调整坯体中 C含量为 0 .84 g/ cm3时 ,制得了密度与断裂强度分别为 3.0 9g· cm- 3和 5 5 0± 2 5

氧化对反应烧结碳化硅陶瓷断裂强度的影响

研究了在1300℃空气中的高温氧化对反应烧结碳化硅陶瓷室温断裂强度的影响。结果表明:反应烧结碳化硅陶瓷的室温断裂强度随氧化时间增加呈现出先升后降的变化趋势,当氧化225h时,材料的室温断裂强度最高,达334MPa。研究认为,试样表面非晶态SiO2的晶化以及氧化膜起裂是造成材料室温断裂强度变化的原因。

工艺参数对反应烧结碳化硅导电性的影响

对碳化硅颗粒尺寸、工艺参数与反应烧结碳化硅导电性的关系进行了研究．试验结果表明：随着碳化硅颗粒尺寸的减小，生坯成型压力增加，烧结气氛压力增大，碳化硅电阻率也增大，且烧结温度对电阻率的影响不大．同时，对不同烧结工艺下显微组织与电阻率的关系进行了分析讨论．

反应烧结碳化硅反射镜表面改性技术

为了解决新型优质光学材料—反应烧结碳化硅(RB-SiC)由SiC和Si两相结构引起的光学表面缺陷问题,提出了反射镜表面改性方案并且从加工工艺的角度介绍了改性工艺流程。以空间反射镜的使用环境为依据,对几种适用的RB-SiC改性材料进行了较为全面的分析比较。本文采用新的离子辅助沉积碳化硅(IAD-SiC)材料为改性层,对改性层的表面形貌及部分性能进行了测试,证明IAD-SiC膜层能够满足改性要求。在厚度为(6±0.5)μm的IAD-SiC膜层表面进行了一系列抛光工艺实验,文中给出了超光滑表面抛光工艺参数和实验结果。对改性层进行精抛光后,100mm口径样片的面形精度为0.033λRMS(λ=632.8nm),表面粗糙度优于0.5nmRMS。结果表明,本方法不仅可以很大程度提高元件表面质量,还可以进一步精修面形,为超光滑、低散射RB-SiC反射镜的加工提供了一条可行途径。