热解温度对直写3D打印石墨烯/SiC_(p)/SiC复合材料性能的影响

通过在碳化硅前驱体聚碳硅烷(PCS)溶液中加入石墨烯/SiC_(p)复合粉末,获得石墨烯/SiC_(p)/PCS浆料,采用直写3D打印(DIW)和高温烧结相结合制备了石墨烯/SiC_(p)/SiC复合材料。PCS在不同热解温度下具有不同的产物与性能,本文研究了热解温度对石墨烯/SiC_(p)/SiC复合材料性能的影响。800℃时PCS转化为非晶SiCxOy,随着温度升高至1500℃,非晶SiCxOy逐渐生成导电性更好的β-SiC与游离碳,石墨烯/SiC_(p)/SiC复合材料的电导率从0.93 S·m^(-1)升高至670 S·m^(-1)。1200℃时,复合材料抗压强度和容积密度分别达到最大的12.3 MPa和1.49 g·cm^(-3)。该研究提供了一种基于PCS浆料的直写3D打印工艺制备高导电轻质多孔石墨烯/SiC_(p)/SiC复合陶瓷的方法。

重掺杂P型SiC的熔融KOH刻蚀行为研究

本文采用熔融KOH刻蚀方法详细研究了液相法生长的重掺杂P型6H-SiC晶体中的位错情况,探究了时间、温度变化对液相法生长的重掺杂P型6H-SiC晶片表面刻蚀的影响。当提高腐蚀时间或腐蚀温度时,晶片表面的腐蚀坑尺寸均表现出不同程度的增加,过高的温度及长时间刻蚀均导致过腐蚀现象的发生。根据不同腐蚀条件下腐蚀坑的形貌与分布,确定出刻蚀重掺杂P型6H-SiC晶片的最佳工艺参数。利用晶片在不同温度下的腐蚀速率变化关系及阿伦尼乌斯公式计算出晶体的反应活化能为10.59 kcal/mol。最后,对穿透型螺位错(TSD)和穿透型刃位错(TED)的形貌、尺寸和内部结构进行了详细的表征和分析,结果表明P型6H-SiC晶体中腐蚀坑的倾角与腐蚀时间无关。

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。

SiC_(p)/AZ91D镁基复合材料中SiC_(p)颗粒分散情况的无损检测方法

SiC_(p)/AZ91D镁基复合材料在航空航天领域应用较为广泛,但由于国内外对于超声波检测方法研究SiC_(p)/AZ91D镁基复合材料中SiC_(p)颗粒分布情况鲜见报道。本工作通过挤压铸造法,制备体积分数分别为0%,2%,4%和6%的SiC_(p)颗粒增强镁基复合材料。为了研究复合材料中颗粒分布情况,本工作采用超声声速法、超声衰减法、超声波特征扫描成像检测及非线性超声检测方法对SiC_(p)颗粒分散性进行研究。探索各种声学参量随SiC_(p)体积分数的变化关系及不同的检测方法对SiC_(p)颗粒分布情况检测能力的差异,并进行实验验证。结果表明:超声特征扫描检测及超声速度法能够定量检测SiC_(p)宏观团聚,超声衰减法对表征微观团聚和宏观团聚都能达到一个很好的效果,非线性超声检测方法对于检测SiC_(p)微观团聚更为敏感,颗粒不均匀时对力学性能影响最为突出,抗拉强度大大降低。

SiC含量对铝基复合材料性能的影响

SiC增强铝基复合材料因具有高比强度、高导热与高耐磨等性能而被广泛应用于航空航天、电子封装与交通运输等领域。本文采用热压烧结法制备了SiC颗粒增强铝基复合材料,研究SiC含量对铝基复合材料微观组织及力学性能的影响。用X射线衍射、阿基米德排水法、洛氏硬度分析与三点抗弯法测定试样的物相组成、表观密度与力学性能,用SEM分析试样微观形貌,用激光闪射法测定导热系数。研究结果表明,随SiC颗粒体积分数从0%增加到60%,试样的硬度先增大后降低,在SiC体积分数为50%时达最大值,为90 HRB。试样的导热率先增加后降低,在SiC体积分数为30%时达到最大值,为324.05 W/(m·K)。随SiC体积分数增加,金属基体与增强体结合紧密,无明显孔隙。当SiC体积分数增加到60%,试样孔隙率增加,致密度降低,强度下降。

SiC颗粒氧化行为及SiC_p/铝基复合材料界面特征

界面反应和界面产物对SiCp/Al基复合材料的性能具有重要影响。对SiCp 的高温氧化行为进行了试验研究。结果表明 :SiCp 氧化起始温度为 80 0～ 85 0℃ ,其氧化增量和氧化产物SiO2 的体积分数及厚度与高温氧化处理的保温时间呈抛物线关系。以氧化处理的SiCp 为增强体 ,含Mg铝合金为基体 ,通过挤压铸造工艺制备复合材料。利用TEM和FE TEM对所得的复合材料界面进行观察 ,结果表明 ,在SiCp 表面形成了一定数量的尖晶石(MgAl2 O4 ) ,其数量和尺寸与Mg含量有关。由此 ,通过控制SiCp 的氧化处理工艺参数和基体合金成分 。

SiC_p/Al复合材料制备工艺对组织与性能的影响

采用高能球磨粉末冶金法制备了体积分数为 15 %SiCp/ 2 0 0 9Al复合材料 ,研究了球磨转速、球磨时间对复合材料组织和性能的影响。结果表明 ,球磨转速和球磨时间是影响复合材料力学性能的重要因素 ,较长时间高转速球磨使得SiC颗粒均匀分布 ,转速 190r/min、球磨 6h制备的复合粉末经真空热压、挤压后的复合材料SiC颗粒均匀分布 ,材料的抗拉强度高达 6 5 0MPa,伸长率大于 5 %。

P/M制备的SiC_p/Al复合材料的界面结构

粉末冶金制备的ＳｉＣｐ／Ａｌ复合材料中，基体与增强体之间存在多种界面类型。除了少数的干净界面、台阶界面外，具有纳米厚度的界面微区在材料中占大多数。进一步研究发现：界面微区是铝多晶体，而且微区中存在镁元素富集，并分布着点状的ＭｇＡｌ２Ｏ４氧化物。

SiC_p/Al复合材料的制造及新动向

颗粒增强铝基复合材料是当前研究较多、比较成熟、应用较广泛的金属基复合材料,SiCp/Al是其中的一类。本文综述了SiCp/Al复合材料的发展状况、制备方法、存在的技术难题,提出了今后需要完善和进一步研究的方向。

混粉方法对SiC_p(B_4C_p)/Al复合材料增强体颗粒分布均匀性的影响

采用定性和定量手段系统比较了高能球磨法与常规混合法对ＳｉＣｐ（Ｂ４Ｃｐ）／Ａｌ复合材料增强体颗粒分布均匀性的影响。研究结果表明：高能球磨法能使增强体颗粒弥散均匀分布于基体中，是实现增强体颗粒均匀分布的最有效的方法；常规混合法制备的复合材料存在增强体颗粒的偏聚现象，颗粒偏聚程度与混粉方式和混粉时间有关，干混存在最佳混粉时间，而湿混时混合物均匀度随混粉时间延长而不断提高。

SiC_P/2024复合材料切削力与刀具磨损的试验研究

本文通过ＳｉＣＰ／２０２４复合材料的车削试验，得出了刀具材料、切削用量及ＳｉＣＰ含量对切削力和刀具磨损的影响规律。并认为Ｋ类硬质合金可用于粗加工和半精加工，而且要采用较低切削速度和较大进给量，但ＳｉＣＰ含量较高时会出现切深分力大于主切削力。ＳｉＣＰ含量越高差值越大；ＰＤＣ是精加工最佳刀具材料。

铸造ZL101A/SiC_P复合材料的研究

采用真空搅拌复合工艺制备了铸造ZL10 1A/SiC复合材料 ,研究了变质和细化处理对复合材料组织的影响。结果表明 :变质和细化处理是铸造ZL10 1A/SiC复合材料制备工艺的重要处理措施 ,可明显改善复合材料的组织。利用透射电镜对Al/SiC界面特征及界面反应进行分析 ,同时对该复合材料的铸造性能 (熔体合金流动性能、线收缩、体收缩和热裂倾向 )以及力学和物理性能进行了测试。

铸造SiC_p/Al-Si复合材料中的“界面Si”行为

采用ＴＥＭ 研究了ＳｉＣ／ＡｌＳｉ 复合材料， 提出了“界面Ｓｉ”的概念。由于与增强体ＳｉＣ 不润湿， 初生α（Ａｌ） 相不在ＳｉＣ 颗粒上形核并对其发生排斥。（Ａｌ＋ Ｓｉ） 共晶体中的共晶领先相Ｓｉ 优先在ＳｉＣ表面上形核、长大， 形成界面Ｓｉ， 并形成大量ＳｉＣ／Ｓｉ 界面。ＳｉＣ／Ｓｉ 界面“干净”、平直， 结合紧密， 其中未发现任何界面相。在个别ＳｉＣ／Ａｌ 界面上析出了二次Ｓｉ。

SiC_P/ZL109复合材料中SiC的界面行为

以常规 TEM为工具 ,研究了 Si CP/ ZL10 9复合材料中数十个 Si C颗粒及其界面 ,Si优先在 Si C表面上形核、长大 ,形成界面 Si,并形成大量 Si C/ Si界面。靠近 Si C界面的 Al基体中 ,普遍存在一层厚度小于 1μm的“亚晶铝带”,其内有大量位错。Si C与 Al、Si C与 Si之间虽然没有固定的晶体学位向关系 ,但是存在下列优先关系 :(110 3) Si C/ /(111) Al,[112 0 ]Si C/ / [110 ]Al;(110 1) Si C/ / (111) Si;[112 0 ]Si C/ / [112

铸造Gr_P·SiC_P/ZA27混杂复合材料磨损行为的研究

本文研究了５ｖｏｌ％ＧｒＰ和１０ｖｏｌ％ＳｉＣＰ混合增强ＺＡ２７复合材料滑动磨损行为。分折了在不同载荷（３～８ｋｇ）、不同滑动速度（０．１～１ｍ／ｓ）下的磨损机制，并与ＳｉＣＰ／ＺＡ２７复合材料和ＺＡ２７基体合金作对比。试验结果表明：混杂复合材料的耐磨性优于其它两种材料。这是因为ＧｒＰ的加入提高了材料抗粘着和层离能力；随着载荷或滑动速度的增大，材质的磨面形貌和磨层结构发生变化，由此得出其磨损机制也随之变化。

电子封装用SiC_p/ZL101复合材料热膨胀性能研究

采用无压渗透法制备了SiCp/ZL10 1复合材料 ,测定了SiCp/ZL10 1复合材料在 2 5℃～ 4 0 0℃区间的线膨胀系数值 ,运用理论模型对复合材料的线膨胀系数进行了计算 ,分析了热膨胀性能的影响因素。结果表明 ,复合材料的线膨胀系数比基体合金显著降低 ,Turner模型对SiCp/ZL10 1复合材料线膨胀系数的计算值与实验值相接近 。

SiC_p/ZA27复合材料的摩擦磨损性能

探讨了不同含量、不同大小ＳｉＣｐ增强ＺＡ２７复合材料的摩擦磨损特性，并借助ＳＥＭ，ＥＤＡＸ对磨面及其剖面、磨屑进行了分析。结果表明：随着ＳｉＣｐ含量的增加，复合材料的磨损量急剧下降，摩擦系数也呈下降趋势，磨损机制将从粘着和剧烈切屑磨损转向微切削磨损；随着ＳｉＣｐ尺寸的增大，磨损量先急剧减小后趋于稳定，摩擦系数先减小后又升高，磨损机制将从粘着和剧烈切削转向微切削和因ＳｉＣｐ脱粘造成的磨料磨损；经ＸＲＤ分析复合材料的磨屑由Ｚｎ和Ａｌ的固溶体相及ＳｉＣｐ和对磨块４５＃钢的Ｆｅ相组成。

热处理对6061Al/SiC_P复合材料阻尼性能的影响

采用喷射共沉积方法制备了 6 0 6 1Al/SiCP 金属基复合材料 (MMC) ,研究了 5种热处理制度对其组织和阻尼性能的影响 .结果表明 :不同热处理状态的材料 ,在常温下内耗值基本相同 ,而在高温下则存在显著差别 .在 1 0 0℃～ 2 70℃温度范围内 ,阻尼能力的大小顺序为 :炉冷 >空冷 >-70℃淬火 >原样 >-1 95℃淬火 >水淬 ;在试验温度范围内 ( 30℃～ 4 0 0℃ ) ,模量随温度的升高表现为单调下降 ,随应变振幅的增加而增加 ;同一频率下 。

SiC_p/Al合金基复合材料的室温拉伸性能

通过对采用半固态搅拌液态模锻工艺制备的ＳｉＣｐ／Ａｌ 合金基复合材料室温拉伸性能的研究， 分析了这种复合材料屈服强度和极限强度提高的原因， 对颗粒增强复合材料的强化机理进行了探讨； 同时， 采用扫描电子显微镜对材料的拉伸断口进行了观察， 发现复合材料及未增强基体合金的断裂虽均属于塑性断裂与脆性断裂的混合型模式， 但随着ＳｉＣ 颗粒在复合材料中的体积分数的增加， 脆性断裂特征变得更为显著。