SiC/Cu纳米包裹粉体及其复合材料的制备

选用工业生产的SiC亚微米粉体,利用置换反应制备纳米Cu.采用直接还原-旋转沉淀工艺制备SiC/Cu包裹粉体.采用气氛烧结获得金属陶瓷复合材料.分别通过AES、XRD、SEM等分析方法对原始SiC粉体、包裹复合粉体和烧成样品进行表征.结果表明:包裹复合粉体具有"核-壳"结构,由于Cu的自发氧化使得复合粉体中出现Cu2O.包裹结构中SiC颗粒抑制了烧结过程中Cu的晶粒生长,从而使烧结样品呈现纳米结构.

无压浸渗法制备SiC/Cu-Al复合材料的工艺研究

以Cu包裹SiC颗粒形成的SiC/Cu复合粉体为增强体,采用无压浸渗工艺制备含SiC为70%体积分数的SiC/Cu-Al复合材料。通过正交试验研究了制坯压力、浸渗温度和浸渗时间对浸渗深度的影响。采用扫描电镜(SEM)和X射线衍射(XRD)分析了复合材料的形貌和相结构。结果表明,在制坯压力10 MPa、浸渍温度850℃、浸渍时间3 h条件下,SiC/Cu-Al复合材料的组织均匀、致密度好、无明显气孔缺陷,其膨胀系数为6.932 3×10-6/℃。

碳热还原氮化硅藻土制备Si_(2)N_(2)O/SiC复合粉体

氧氮化硅(Si_(2)N_(2)O)是性能优良的耐火材料和高温结构材料,具有优异的抗蠕变性、耐腐蚀性和抗氧化性等优点。本工作利用硅藻土作为硅源,乙炔炭黑作为还原剂,通过碳热还原氮化法在硅藻土表面原位合成Si_(2)N_(2)O/SiC复合粉体。采用X射线衍射(XRD)分析、扫描电子显微镜(SEM)和N_(2)吸附/脱附等温线对样品进行表征。结果表明,在原料配比m(硅藻土)∶m(乙炔炭黑)=1∶1条件下,1 450℃煅烧4 h后,SiO_(2)完全转变成Si_(2)N_(2)O和β-SiC物相,样品整体呈球状形貌,大颗粒周围分布大量片层状小颗粒,并存在介孔结构。Si_(2)N_(2)O/SiC复合粉体作为性能优良的高温结构材料,有望在结构复合材料中得到广泛的应用。

SiC/Cu-Al复合材料无压浸渍制备工艺的研究

利用化学镀法在SiC颗粒表面包覆Cu层制备了SiC/Cu复合粉体,然后将其压制成预制体并在熔融铝液中无压浸渍,制出了SiC/Cu-Al复合材料。研究了浸渍温度和时间对所制SiC/Cu-Al复合材料浸渍效果的影响。结果表明:SiC颗粒表面的Cu包覆层分布均匀;在800℃、保温2 h条件下制备的SiC/Cu-Al复合材料显微组织致密;在700～900℃的浸渍温度范围内,铝的浸渍深度随着浸渍温度的升高先增加后减小;随着浸渍时间的延长,复合材料的显微组织越来越致密;Cu包覆层有效地改善了SiC颗粒与铝熔体间的润湿性,抑制了Al4C3脆性相的生成。

Cu颗粒包覆纳米SiC粉体的相分散性能分析

选用工业生产的纳米SiC粉料;利用歧化反应原理,分解出Cu颗粒,并与纳米SiC颗粒组成分散均匀的复合粉体;SEM和Auger电子探针形貌显示复合粉体颗粒呈球形;EDS、AES等检测结果表明,金属Cu颗粒包覆在纳米SiC颗料表面,从而使两相在纳米尺度范围内保持理想的均匀分散状态.

高体积分数SiC/Cu复合材料的研究进展

高体积分数SiC/Cu复合材料具有热导率高、热膨胀系数低、耐磨性优异及可焊性好等优点,在电子封装及摩擦磨损领域有很大的应用潜力。本文综合评述了SiC/Cu复合材料的制备技术,详细阐述了SiC-Cu的润湿性、界面反应及活性润湿的机理,指出了SiC/Cu复合材料的发展方向和应用前景。

SiC组分含量对SiC/Cu复合材料力学性能的影响

采用真空热压法制备了不同配比的SiC/Cu金属陶瓷复合材料。利用阿基米德原理测定了复合材料的密度及气孔率;利用Instron万能材料电子试验机测得其三点弯曲强度;采用Hv-1000显微硬度仪测试其显微硬度,采用X射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)对烧成样品的物相组成和断口显微形貌进行表征。结果表明:随着SiC组分含量的增加,SiC/Cu复合材料的致密度、抗弯强度均有所下降,而气孔率和显微硬度显著增加。在750℃,30MPa压力作用下,保温3min,制备得到的30SiC/70Cu(vol%)的复合材料,具有最优的力学性能,其显微硬度达到2087.2MPa,抗弯强度为174.0MPa。SiC/Cu复合材料的断裂行为既表现出一定的微观韧性特征,又表现出一定的脆性特征。

放电等离子法制备SiC/Cu复合材料及其性能研究

以Cu、SiC粉末为原料,用放电等离子法制备SiC/Cu复合材料;利用X射线衍射仪分析不同球磨时间的混合粉末物相;用扫描电镜观察粉末的形貌,并进行粒度分析。研究了不同压力下SiC/Cu复合材料的致密度和显微硬度,研究了SiC含量对该复合材料硬度、密度和摩擦磨损性能的影响,并讨论了其磨损机制。结果表明:在50 MPa的烧结压力下,该复合材料的致密度和硬度最优异,SiC含量为10%时,该复合材料的摩擦磨损性能最好,其磨损机制主要是黏着磨损和磨料磨损。

不同工艺对SiC/Cu复合材料界面结合的影响

采用包裹法和机械合金法制备了SiC:Cu为20:80(体积比)的SiC/Cu复合材料。采用XRD,SEM及EDAX能谱对粉体和烧成样品的物相、断口显微形貌及断口物质成分进行了表征。结果表明:采用包裹法在制备复合粉体过程中出现Cu2O,其含量在烧结过程中减少,包裹法制备的烧成样品SiC颗粒和Cu结合成"核-壳"结构,两相分布比机械合金法更均匀,界面结合更好,强度更高。

SiC/YAG陶瓷复合粉体的烧结行为和力学性能

研究了分别利用共沉淀法和机械混合法制备的两种SiC/ (Al2 O3 +Y2 O3 )复合粉体的烧结行为、力学性能、YAG分布及相组成·结果表明 ,共沉淀法制备的复合材料YAG相分散均匀、反应完全、烧结致密化温度比机械混合方法低约 10 0℃ ,并具有较高的强度和相对体积质量·在175 0℃烧结 30min ,共沉淀法得到的SiC/YAG陶瓷相对体积质量为 98 8% ,抗弯强度为 5 5 3MPa ,硬度为 2 3 9GPa·

C_f/SiC复合材料与Ti合金的Ag-Cu-Ti-TiC复合钎焊

以Ag-Cu-Ti-TiC复合钎料为中间层,在适当的工艺参数下真空钎焊Cf/SiC复合材料与Ti合金。利用SEM、EDS和XRD分析接头的微观组织结构,利用剪切实验检测接头的力学性能。结果表明:钎焊时,借助液态钎料,复合钎料中的Ti与Cf/SiC复合材料反应,在Cf/SiC复合材料与连接层界面形成Ti-Si-C、Ti-Si和少量TiC化合物的混合反应层;复合钎料中的Cu与Ti合金中的Ti发生互扩散,在连接层与Ti合金界面形成不同成分的Cu-Ti化合物过渡层;钎焊后,形成TiC颗粒强化的致密复合连接层,TiC的加入降低了接头的残余热应力,Cf/SiC/Ag-Cu-Ti-TiC/TC4接头的剪切强度明显高于Cf/SiC/Ag-Cu-Ti/TC4接头的。

Cu/Ti_3SiC_2复合材料的制备及其磨损性能研究

以Cu粉、Ti3SiC2粉末为原料,采用热压烧结技术,制备了不同体积分数的Cu/Ti3SiC2复合材料。用光学显微镜分析了该复合材料的微观组织,利用环块式摩擦磨损试验机测试了其磨损性能,采用SEM、EDS和XRD观察分析发该复合材料的磨损表面形貌及其组成。结果表明:Ti3SiC2在基体组织中分布均匀,随着其含量的增加,其在基体组织中的分布有聚集的趋势,材料的致密度逐渐下降;磨损质量损失在Ti3SiC2含量达到20vol%时最小;该复合材料的磨损机理以粘着磨损、磨粒磨损为主,同时伴随有一定量的氧化磨损,氧化产物为Cu2O。

SiC/Cu复合材料磨损界面研究

采用非均相沉淀法制备了SiC/Cu包裹复合粉体,热压烧结制备SiC/Cu复合材料.以Si3N4球为摩擦副,在400℃条件下进行磨损实验.采用XRD、SEM分别对磨损前后材料的界面物相、磨损界面的形貌以及裂纹的扩展变化情况进行分析.结果表明:在该实验条件下,SiC/Cu复合材料界面的物相随着磨损的进行发生变化,Cu2O含量大大增加,同时出现CuO.随着循环荷载的增加,复合材料的内部产生了裂纹,裂纹的扩展是沿着SiC/Cu界面进行;而SiC颗粒的存在,使复合材料内部裂纹发生偏转,有利于提高材料的耐磨性.

SiC颗粒表面处理对SiC/Cu复合材料性能的影响

将SiC颗粒在1 100℃和空气气氛下锻烧6 h得到氧化态的SiC颗粒,在5%HF酸中浸泡24 h得到酸洗过的SiC颗粒;然后采用非均相沉淀包裹法制得铜包裹不同状态SiC复合粉体,采用热压烧结工艺制备了含有35%SiC(体积分数)的SiC/Cu复合材料;对复合材料的微观结构和性能进行了研究和分析。结果表明:与原始态SiC颗粒的复合材料相比,对SiC颗粒进行高温氧化和酸洗后使得SiC/Cu复合材料具有不同的界面结合状态,均能提高复合材料的强度和硬度,酸洗态SiC颗粒制备的复合材料强度和硬度均最高。

稻壳灰制备Si_3N_4/SiC复合粉体的研究

本文主要研究不同的SiO2∶C比例对所制备Si3N4/SiC复合粉体组成的影响。采用生物质能电厂所产生的工业废弃物稻壳灰和炭黑为原料,以稻壳灰中的SiO2为标准与炭黑配成不同比例的粉料,在氮气气氛下经1550℃保温3 h热处理。采用X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)分析烧后试样的物相组成和显微结构。结果表明:当SiO2∶C为5∶6时得到的产物为Si3N4/SiC复合粉体;当SiO2∶C为5∶2和5∶3时,得到产物的组成为SiC、O'-Sialon和β-Si3N4。

SiC_f/Ti6Al4V/Cu复合材料的界面行为及力学性能

采用箔-纤维-箔法制备SiCf/Ti6Al4V/Cu复合材料,研究Ti6Al4V在连续SiC纤维增强Cu基复合材料中作界面改性涂层时的界面反应结合特征。利用光学显微镜、扫描电镜和能谱仪分析复合材料显微组织、断口形貌以及SiCf/Ti6Al4V界面和Ti6Al4V/Cu界面的反应扩散特征。结果表明:该复合材料的抗拉强度并没有显著提高;SiCf/Ti6Al4V界面反应非常微弱;而Ti6Al4V/Cu界面反应非常明显,主要是Ti原子与Cu原子之间的反应,反应层厚度约为20μm;反应产物主要呈4层分布,分别为CuTi2、CuTi、Cu4Ti3和Cu4Ti。

熔盐法低温合成ZrB_2-ZrC-SiC复合粉体的研究

以ZrSiO4、Na2B4O7、Mg粉及C粉为原料,MgCl2为熔盐介质,采用熔盐法制备了ZrB2-ZrC-SiC复合粉体,研究了熔盐温度（9001200℃）、原料配比对熔盐法合成ZrB2-ZrC-SiC复合粉体的物相组成及含量的影响。结果表明:当MgCl2∶反应物=4∶1（wt%）,ZrSiO4∶Na2B4O7∶Mg∶C=2∶1∶18.2∶2（mol%）时,经1150℃反应3h所制备的复合粉体中ZrB2-ZrC-SiC的相对含量最高,约为78wt%。

CNTs/SiC/Cu复合材料制备及性能

以碳纳米管(CNTs)、碳化硅(SiC)粉体、锌(Zn)粉和CuSO4.5H2O为主要原料,用化学镀的方法制备CNTs/Cu复合粉体,再采用非均相沉淀法制备CNTs/SiC/Cu复合粉体。在750℃、100MPa的制度下进行真空热压烧结后制得CNTs/SiC/Cu复合材料,其中Cu的含量(体积分数,下同)为70%,CNTs的含量(体积分数,下同)分别为0,3%,5%,8%,12%。利用XRD、SEM分析样品的物相组成和显微结构;利用阿基米德排水法、显微硬度计、三点弯曲法测试了复合材料的密度、显微硬度和抗弯强度。结果表明,随着碳纳米管含量的增加,CNTs/SiC/Cu复合材料的密度、显微硬度和抗弯强度等性能发生相应变化,其中,抗弯强度呈现逐渐升高趋势。与未添加碳纳米管的30SiC/70Cu复合材料相比,添加12%CNTs的12CNTs/18SiC/70Cu样品,抗弯强度提高了21.45MPa。

Cu-SiC纳米复合镀层制备工艺研究

采用机械搅拌-电沉积方法，在45钢基体表面制备Cu-SiC纳米复合镀层。利用扫描电镜和摩擦磨损试验机研究机械搅拌速率、电流密度、SiC粒子质量浓度以及pH值等因素对Cu-SiC纳米复合镀层耐磨性能的影响及规律。结果表明，Cu-SiC纳米复合镀层的最佳制备工艺参数为：搅拌速率300 r/min，阴极电流密度4 A/dm2，镀液中SiC粒子的浓度4 g/L，pH值3.5-4.5。

采用化学包裹法制备MoSi_2/Cu复合粉体

采用化学包裹法制备MoSi2／Cu复合粉体，研究MoSi2／Cu包裹粉体的物相组成、颗粒形貌及包裹粉体的热稳定性。结果表明：复合粉体的主要物相组成为Cu、MoSi2及自发氧化生成的Cu20；包裹颗粒呈椭球形的蛋状结构，包裹层厚度为150～400nm，包裹效果较好；在氢气炉中于950℃煅烧1h后，复合粉体主要物相为Cu和MoSi2，强化相MoSi2未与基体Cu发生反应。DSC分析表明：1000℃以下复合粉体中只有Cu2Cl（OH）3和Cu2O的分解反应，复合粉体具有较好的热稳定性。