PREPARATION AND PROPERTIES OF BULK CERAMICS VIA PYROLYSIS OF POLYCARBOSILANE WITH ACTIVE FILLERS I. EVOLUTION PROCESS IN ACTIVE FILLER CONTROLLED PYROLYSIS

The pyrolytic process of polycarbosilane (PCS) with active fillers (Ti, TiH 2, TiB 2, Cr, CrSi 2) is investigated. The ceramic yields with active fillers reach over 100% in N 2 atmosphere, and no shrinkage occurs when 12vol% Ti, or 4vol% Cr, or 3vol% CrSi 2 is added into PCS. XRD patterns indicate that metal carbides and nitrides form by reacting with gaseous evolution and N 2.

活性填料在先驱体转化制备陶瓷材料中的应用

综述了用先驱体法制备陶瓷材料的特点，针对先驱体法气孔率高及收缩率大的不足，提出了三个解决办法，其中着重讨论了活性填料的选择原则及其在先驱体裂解制备陶瓷中的特点、应用及国内外研究现状．

活性填料对聚碳硅烷裂解陶瓷性能的影响

研究了裂解温度对活性填料Al-聚碳硅烷裂解陶瓷的线收缩率、陶瓷产率、力学性能等的影响 .研究表明 ,随着裂解温度升高 ,材料的线收缩率、陶瓷烧成体的密度、陶瓷产率、力学性能和微观结构均随温度升高而发生变化 .活性填料Al在先驱体裂解过程中熔融并反应生成AlN ,从而提高了体系的陶瓷产率 ,反应产生体积膨胀效应 ,抑制了坯体在裂解中的线收缩率 ,所形成的微观结构有利于提高材料的力学性能 .当裂解温度为 10 0 0℃时 ,体系的陶瓷产率约为 115 % ,体系的线收缩为 -0 .97% ,材料的三点弯曲强度约为 2 12MPa .而不含活性填料体系的陶瓷产率、烧结收缩率和三点弯曲强度分别为 65 % ,1.49%和 64MPa .

先驱体转化法制备碳化硅陶瓷产率研究评述

对先驱体转化法制备碳化硅陶瓷产率问题进行了综述。针对先驱体转化法陶瓷产率低的问题,从陶瓷先驱体的设计、先驱体的交联工艺、裂解工艺以及活性填料的添加等方面分析了影响陶瓷产率的各种因素,总结出提高陶瓷产率的措施,最后提出今后进一步研究的方向。

Al/SiC/PCS先驱体裂解-反应机理研究

以热重 -差热 (TG -DTA)、流动氮气气氛中不同裂解温度下产物的X射线衍射 (XRD)和元素线扫描 (ELEM)方法研究了含活性填料Al,惰性填料SiC的聚碳硅烷 (PCS)先驱体的裂解 -反应机理。研究表明 ,PCS的裂解从 40 0℃左右开始 ,80 0℃时基本完全。体系由于裂解产生挥发性小分子而失重。当体系中含有PCS特别是SiC微粉时 ,Al的氮化温度会大大下降 ,转化率大大提高 ,SiC起着类似催化剂的作用。当裂解温度升高至 60 0℃时 ,Al微粉开始熔化 ,与SiC或PCS的中间裂解产物 [PCS]作用 ,形成中间体 [AlaCb]和 [Si]。随着温度的升高 ,中间体与保护气氛N2 发生氮化反应 ,形成AlN和SiC。当裂解温度上升至 10 0 0℃时 ,反应基本完成。

Al作为活性填料对前驱体法复相陶瓷性能的影响

采用微米级Al粉作为活性填料,SiC微粉作为惰性填料,聚碳硅烷作为陶瓷前驱体制备SiC基复相陶瓷.研究了热懈温度和保温时间对陶瓷产率、线收缩率、力学性能以及微观结构的影响.研究表明,由于活性Al粉颗粒在热解过程中与含碳的有机小分子以及反应性气氛发生氮化和碳化反应,产生体积膨胀效应,热解陶瓷表现为小收缩、高产率,可以满足近净尺寸成型的要求.在1000℃热解保温1h,线收缩率为0.08%,陶瓷产率为99.68%,材料的三点弯曲强度达到293MPa.

活性填料在先驱体转化法纤维增强陶瓷基复合材料中的应用Ⅰ .复合材料的致密化模型

在先驱体转化陶瓷基复合材料的制备中,坯体在裂解前后的体积发生变化。引入体系体积收缩率参数,对单一先驱体转化纤维增强陶瓷基复合材料致密化模型进行了修正。同时,分别对含惰性填料和/或活性填料的先驱体浆料浸渍-裂解纤维增强陶瓷基复合材料致密化进行了模型分析。从理论上揭示了复合材料的浸渍-裂解周期与材料的理论密度和理论孔隙率之间的关系。当先驱体浆料中含有活性填料时,复合材料的理论密度和理论孔隙率与活性填料的反应陶瓷产率、反应密度比、体积收缩率有密切的数学关系。在先驱体中引入活性填料比引入惰性填料能更为有效地提高材料的密度,降低材料的孔隙率。

以聚硅氧烷为先驱体制备Al-SiC_p/Si-O-C陶瓷复合材料

以聚硅氧烷为先驱体,SiC为惰性填料,Al为活性填料,考察了活性填料Al在聚硅氧烷转化制备Si O C复合材料中的应用。研究发现:600℃时,活性填料Al能与聚硅氧烷裂解产生的含碳小分子气体反应生成Al4C3,800℃时能与N2反应生成AlN;这2个反应同时伴有体积膨胀,能有效弥补聚硅氧烷裂解时的线收缩。活性填料Al的引入能起到增强作用;含20%Al(体积分数)的SiC/Si O C复合材料的弯曲强度是不含Al的1.36倍;活性填料Al的引入能显著改善SiC/Si O C复合材料的耐高温和抗氧化性能,但不能提高其抗热震性能。

活性填料控制的先驱体裂解陶瓷的尺寸变化

对单一先驱体、先驱体／惰性填料、先驱体／活性填料体系裂解陶瓷的尺寸变化进行了模型分析，从理论上分析了活性填料体积分数与裂解陶瓷体积收缩率和线收缩率之间的关系．揭示了活性填料的临界体积分数与活性填料反应的产率、反应前后的密度比之间的相关性．以聚碳硅烷先驱体为例、预测了在下同反应情况下，常见活性填料的临界体积分数．增加活性填料体积分数．可降低陶瓷产物的体积收缩率和气孔率．

先驱体裂解制备陶瓷材料中存在的问题及解决方案

阐述了先驱体转化法的优劣性,并针对存在的问题提出了解决方案,着重阐述了添加活性填料的作用,介绍了活性填料的选择原则及活性填料控制先驱体裂解制备陶瓷材料应用特征,并就国内外的研究进展和未来发展方向进行了综述。

活性填料在先驱体转化法纤维增强陶瓷基复合材料中的应用II——复合材料的制备及其表征

将活性填料Al应用到吉林碳纤维(JC)和M40JB纤维增强先驱体转化SiC陶瓷基复合材料的制备中。研究表明,经过7个周期的致密化处理,当复合材料素坯中不含活性填料时,JC增强复合材料比M40JB增强复合材料有更高的弯曲强度,因此,JC纤维更适合用作先驱体转化陶瓷基复合材料的增强纤维;当复合材料素坯中含有活性填料Al时,由于Al与碳纤维发生碳化反应,使纤维受损,在纤维与基体之间形成不良的界面结合,导致复合材料的强度发生退化。图象分析表明,M40JB与Al的反应层厚度约为0.94μm。为了防止碳纤维与Al发生反应,应对碳纤维进行适当的表面处理。

活性填料在先驱体转化陶瓷喷管中的应用

以聚碳硅烷为先驱体 ,Al为活性填料 ,研究了活性填料 Al对 Si C陶瓷喷管的成型工艺、力学性能、抗氧炔焰烧蚀率、抗氧化和抗热震性能的影响。研究表明 ,喷管在裂解前后的体积基本不变。当喷管素坯中含有活性填料 Al时 ,材料的室温三点弯曲强度比不含活性填料材料的强度约提高 5 0 % ;抗氧炔焰烧蚀性能明显改善 ,抗氧炔焰烧蚀率为 0 .0 2 % ,比不含活性填料的喷管的抗氧炔焰烧蚀率降低了 3.0 7% ;