改性SiC粉悬浮浆料流变特性研究

采用亲水、亲油硅烷偶联剂WD-50、WD-20对SiC微粉进行包覆改性。研究表明,有机包覆改性SiC粉的表面结构中亲水与亲油基团的比例对料浆在低剪切速率下的流变特性有极大影响。改性粉表面全是亲水基团时,料浆触变性大,当固相体积含量由57.4%上升到58.5%时,料浆粘度突然增大1 236.0 mPa.s;随着亲油基团的引入,料浆触变性降低,高固相含量时粘度增大平缓。

改性纳米SiC粉体强化灰铸铁耐磨性能的研究

在生产条件下采用冲入铸造法制备了改性纳米SiC粉体强化灰铸铁材料。研究了不同SiC粉体含量灰铸铁的显微组织和力学性能,以及在油润滑条件下的耐磨性能。研究结果表明,经改性纳米SiC粉体强化处理后的灰铸铁组织明显细化,力学性能和耐磨性能明显提高。当纳米SiC粉体含量为0.1%时,强化材料的组织和性能最优,抗拉强度提高了22.7%,耐磨损性能提高了20%～78%,强化后灰铸铁耐磨损性能的提高是SiC硬质点和石墨润滑协同作用的结果。

改性纳米SiC粉体铸造铝青铜强韧化及组织和性能研究

在生产条件下,用改性纳米SiC粉体对铸造铝青铜进行强韧化处理。采用光学显微镜、扫描电镜和力学性能测试等手段对处理前后的组织与性能进行了研究和讨论。结果表明:经改性纳米SiC粉体强韧化后,铝青铜的铸态组织和断口组织得到明显的细化,组织中的β相减少,K相明显析出,其强度和伸长率分别提高了14%和51%;断口分析结果表明:经强韧化处理后,铝青铜的断裂方式为韧性断裂。

改性纳米SiC粉体强化球墨铸铁的组织和力学性能研究

在生产条件下用改性纳米SiC粉体对球墨铸铁进行了强韧化处理,研究了不同的纳米SiC粉体加入量对球墨铸铁组织和力学性能的影响。结果表明,经改性纳米SiC粉体强韧化后,球墨铸铁中的石墨球尺寸减小,圆整度提高,铁素体含量增多,球墨铸铁的韧性提高。断口分析结果表明,经过强韧化处理后,球墨铸铁的断裂方式为脆性-韧性混合断裂。

超高温陶瓷改性C/SiC复合材料的研究进展

超高温复合材料的制备技术是制约新一代航天器发展的一项重要技术,为此近年来国内外积极研制耐超高温、抗烧蚀甚至零烧蚀的复合材料。概述了应用于航天领域的高温热结构复合材料C/SiC和超高温陶瓷材料的研究进展,综述了超高温陶瓷改性C/SiC复合材料的改性机理及制备方法,最后提出了今后研究的重点。

Cu_xSi_y改性C/C-SiC复合材料的制备及其性能

以针刺整体炭毡为预制体,采用化学气相渗透法(CVI)增密制备C/C多孔体,然后采用反应熔体浸渗法(RMI),将Cu与Si同时熔渗进C/C坯体中制备CuxSiy改性C/C-SiC复合材料。研究CuxSiy改性C/C-SiC复合材料的组织结构、力学性能和摩擦磨损性能,并与C/C-SiC复合材料进行对比。结果表明:CuxSiy改性C/C-SiC复合材料的弯曲强度和冲击韧性略低于C/C-SiC复合材料的;采用30Cr钢作对偶时,CuxSiy改性C/C-SiC复合材料的摩擦因数约为0.24,线磨损率小于4μm·side-1·cycle-1,均与C/C-SiC复合材料的相近,但其摩擦表面温度降低约50℃;以自身材料作对偶时,CuxSiy改性C/C-SiC复合材料的摩擦磨损性能略低于C/C-SiC复合材料的。

KH-560和SEA-171表面处理纳米SiC改性氰酸酯树脂

采用模塑成型法制备了氰酸酯树脂(CE)/纳米SiC(nano-SiC)复合材料,分别采用小分子偶联剂KH-560和大分子偶联剂SEA-171对nano-SiC进行表面处理,考察了不同含量的nano-SiC对CE/nano-SiC复合材料性能的影响,采用透射电子显微镜(TEM)对复合材料的微观形貌进行表征,并通过模型对其作用机理进行了分析。结果表明,当w(nano-SiC)=1.0%时,经KH-560表面处理后的nano-SiC,其复合材料的冲击强度和弯曲强度比纯CE分别提高了86.28%和29.55%;经SEA-171表面处理后的nano-SiC,其复合材料的冲击强度和弯曲强度比纯CE分别提高了95.06%和34.69%;SEA-171的改性效果优于KH-560,对提高CE的力学性能更有利。

改性纳米SiC粉体强化球墨铸铁的耐磨损性能

采用改性纳米SiC粉体对球墨铸铁进行了强韧化处理,研究了不同的纳米SiC粉体加入量对球墨铸铁的微观组织、力学性能以及耐磨损性能的影响。结果表明,经改性纳米SiC粉体强韧化处理后,球墨铸铁中的石墨球尺寸减小,圆整度提高,铁素体含量增多,球墨铸铁的韧性和耐磨损性能提高。当粉体加入量为0.1%(质量分数)时,其延伸率和冲击功分别增加了19%和194%。耐磨损性能提高的原因是石墨球形态的改善和基体组织韧性的提高。

偶联剂KH-550在改性环氧树脂胶粘SiC耐磨涂层中的应用

为了获得改性环氧树脂粘接SiC颗粒钢基表面复合涂层的优异性能,试验采用偶联剂KH-550来改善材料的复合界面。结果表明:一定量的偶联剂KH-550可显著地提高改性环氧树脂胶粘SiC耐磨涂层的粘接强度(包括剪切强度、拉伸强度及弯曲强度)及耐磨性,并确定出了改性环氧树脂胶粘SiC耐磨涂层中KH-550的最佳加入量为3.3%及较好的使用方法为迁移法。

Fe_xSi_y改性C/C-SiC制动材料的制备及其性能

以针刺整体炭毡为预制体,采用化学气相渗透法(CVI)增密制备C/C多孔体,采用反应熔体浸渗法(RMI),将Fe与Si同时熔渗进C/C坯体中制备FexSiy改性C/C-SiC复合材料。研究FexSiy改性C/C-SiC复合材料的组织结构、力学性能和摩擦磨损性能。研究结果表明:硅铁化合物被SiC基体包围填充于C/C坯体孔隙中;FexSiy改性C/C-SiC复合材料的弯曲强度为189.65 MPa,垂直和平行摩擦面的压缩性能分别为296.93 MPa和201.32 MPa;分别采用30Cr钢和自身材料作对偶时,FexSiy改性C/C-SiC复合材料的平均摩擦因数均为0.24左右,线磨损均小于3.5μm.面-1.次-1,但与铬钢对摩静系数明显增大,而与自身对摩制动曲线出现明显"翘尾"现象,其摩擦磨损过程是由磨粒磨损、黏着磨损和氧化磨损相互作用的结果。

改性纳米SiC粉体强化铸造双相不锈钢的组织与性能

采用冲入法制备改性纳米SiC粉体强化的双相不锈钢材料.通过金相组织观察,力学性能检测以及在扫描电镜下的断口形貌分析,研究了不同改性纳米SiC粉体加入量对铸造双相不锈钢的组织和性能的影响.研究结果表明,经改性纳米SiC粉体强化后的双相不锈钢组织明显细化,力学性能得到显著提高.断口结果分析表明,经过强韧化处理后,双相不锈钢的断裂方式为典型的韧性断裂.

改性纳米SiC粉体强化铸造奥氏体不锈钢力学性能的研究

在生产条件下采用冲入法制备了改性纳米SiC粉体强化奥氏体不锈钢材料。研究了不同SiC加入量对不锈钢的显微组织和力学性能的影响。结果表明:经改性纳米SiC粉体强化处理后的不锈钢组织明显细化,力学性能得到有效提高,当加入质量分数为0.1%的纳米SiC粉体时,硬度、抗拉强度和韧性分别提高了6.33%、4.70%和19.97%;断口分析结果表明:经强韧化处理后,不锈钢的断裂方式为典型的韧性断裂。

改性纳米SiC粉体对铸造304不锈钢腐蚀性能的研究

在生产条件下采用冲入法制备了改性纳米SiC粉体强化铸造304不锈钢。利用静态浸泡试验、电化学分析法研究了改性纳米SiC粉体对304不锈钢点腐蚀和晶间腐蚀性能的影响。结果表明:经改性纳米SiC粉体强化处理后的304不锈钢耐腐蚀性得到有效提高;添加纳米SiC粉体的304不锈钢在强酸条件下表现出优越的抗晶间腐蚀性能;添加纳米SiC粉体的304不锈钢的电极-电位提高了68 mV、自腐蚀电流减小0.122 mA、腐蚀速率降低了90.12%。

用改性纳米SiC粉体强化灰铸铁性能的研究

研究了不同加入量的改性纳米SiC粉体对灰铸铁显微组织、力学性能的影响。结果表明:与原灰铸铁材料相比,经改性纳米SiC粉体强化处理后的灰铸铁组织细化,珠光体含量有所增加,力学性能提高,当纳米SiC粉体加入量为0.07%时,强化材料的性能提高最大,其抗拉强度提高了18.1%,硬度略有增加。

Cu改性C/C-SiC摩擦材料组织结构及摩擦磨损性能研究

以全网胎针刺整体毡为预制体,采用Cu粉与Si粉共同熔渗的工艺制备了Cu改性C/C-SiC摩擦材料,并且在MM-1000型惯性摩擦试验机上分别进行了不同速度下的制动试验.研究了Cu改性C/C-SiC摩擦材料的组织结构及摩擦磨损性能,研究结果表明:当初始转速为1 500 r/min时,Cu改性C/C-SiC摩擦材料摩擦系数为0.306,自身与对偶件的线性磨损率分别为0.036μm/(side.cycle),0.048μm/(side.cycle);当初始转速增加到6 500 r/min时,材料的摩擦系数减小到0.24,其自身与对偶件的线磨损率分别增加到1.87μm/(side.cycle),1.68μm/(side.cycle),其值均低于典型C/C-SiC摩擦材料,表明Cu改性C/C-SiC摩擦材料耐磨减摩效果优异,且在低速工况下更为显著.转速为1 500 r/min时磨粒磨损起主导作用;转速为3 000～4 500 r/min时,磨粒磨损以及黏着磨损共同主导着摩擦行为;转速为4 500～6 500 r/min制动时主要表现为氧化磨损与剥层磨损.

改性纳米SiC粉体对灰铸铁热膨胀性能的影响

采用在铸造过程中添加纳米SiC的强韧化技术,研究了改性纳米SiC的添加工艺和添加量(0.05%、0.1%)对普通HT250及合金化HT250的组织及热膨胀平均系数的影响。结果表明,加入纳米SiC粉体后HT250组织的石墨得到细化,石墨片短小且分散均匀,对机体的割裂作用小。加入改性的纳米SiC的试样的热膨胀性比没有加入改性纳米SiC的试样明显减小。

C/C与C/C-SiC复合材料连接件的高温热处理及微观结构

以硼改性酚醛树脂作为连接剂的主要成分,添加微米B4C粉、纳米SiO2粉和微米Mo粉作为填料,采用反应成形连接法连接C/C复合材料和C/C-Si C复合材料,并将连接件在300～1 400℃真空环境中热处理30 min。在室温环境下测量连接件的连接强度,计算不同温度下热处理后的强度保留率,并观察与分析连接层以及经连接强度测试后的断口形貌和元素分布。结果表明,连接件在1 200℃下热处理后,连接强度保留率取得极大值97.8%,连接层结构致密,孔洞、裂纹等缺陷较少;母材与胶层的界面处发生了C,O,Si,B和Mo元素的扩散;胶层中生成熔点及硬度都很高的Mo B和Si C,Mo B作为增强体与硼改性酚醛树脂裂解生成的玻璃碳形成复相陶瓷,从而提高连接件的强度保留率。

改性纳米SiC粉体强韧化ZGMn13组织及性能的研究

在生产条件下采用冲入法制备了改性纳米SiC粉体强韧化ZGMn13耐磨材料,研究了SiC粉体对ZGMn13显微组织和力学性能的影响。结果表明:经表面活性处理的纳米SiC粉体能够明显改善高锰钢凝固组织。经水韧处理后,组织更加细小,碳化物基本固溶到基体中。在本实验研究范围内,随着SiC加入量增加,力学性能也不断提高,其强化机理主要是细晶强化和第二相粒子弥散强化的综合作用。当纳米SiC粉体加入量为0.1%时,抗拉强度、硬度和韧性最优,分别提高了8.2%、19%和22%。

Si基(100)取向3C-SiC单晶薄膜生长工艺技术研究

为了改善3C-SiC单晶薄膜结晶质连SiC单晶薄膜微观结构与碳化工艺是3C-SiC/Si异质外延研究的关键。研究了碳化工艺、3C-SiC薄膜外延生长温度、x(C)/x(Si)气相摩尔比等对于Si基3C-SiC薄膜表面质量和结晶质量的影响,获得(100)单晶Si衬底生长高质量3C-SiC薄膜工艺。通过光学显微镜、XRD射线2θ-ω、XRD摇摆曲线等分析Si基3C-SiC薄膜表面质量和单晶特性。研究表明,在x(C)/x(Si)气相摩尔比为1.6时,采用"两步碳化工艺"在1 385℃生长1 h获得的3C-SiC薄膜为类单晶薄膜,3C-SiC薄膜(200)衍射峰的摇摆曲线半峰宽约为0.19°。

PVD改性RB-SiC表面缺陷研究

为获得高表面质量的PVD改性RB-SiC反射镜,解决实际加工中出现的表面缺陷问题,对缺陷的形成机理及处理方法进行了研究。根据Preston假设设计相关试验,推测表面缺陷是由于PVD改性层中的大颗粒结晶受到较大冲击,从而使大颗粒结晶剥落而非对其产生磨削作用而产生的。试验表明:过高的抛光速度或过高的抛光压力会造成改性层表面缺陷的产生,调整抛光的相对速度及抛光压力等关键工艺参数,可在保持抛光效率的同时有效减少和避免表面缺陷问题的产生。经试验验证,当表面缺陷产生后,通过选择适当的相对速度和抛光压强,改性层去除0.7μm^1μm后,可有效修复缺陷,并且无新的表面缺陷产生。