颗粒冲蚀对注射法制备C/C-ZrC-SiC复合材料 抗烧蚀性能的影响研究

目的采用ZrC和SiC复相陶瓷对C/C复合材料进行改性,研究改性后的复合材料受到颗粒冲蚀破坏的烧蚀行为。方法采用注射法将ZrC和SiC复相陶瓷前驱体引入到等温化学气相渗透法(ICVI)制备的低密度C/C复合材料中,再通过高温热处理、ICVI的方法制备出ZrC和SiC复相陶瓷改性的C/C(C/C-ZrC-SiC)复合材料,随后对制备的复合材料进行高速颗粒冲击实验破坏,并对破坏后的试样进行氧乙炔火焰烧蚀,研究其烧蚀行为。结果改性后的复合材料线冲蚀率和质量冲蚀率分别为253.1μm/s和79.8 mg/s,相较于同孔隙率的C/C复合材料分别降低了49.2%和61%。颗粒冲蚀破坏后C/C-ZrC-SiC复合材料的线烧蚀率和质量烧蚀率分别为4.26μm/s和1.44 mg/s,相比于同孔隙率的C/C复合材料,分别降低了37%和39%。结论由于引入的ZrC和SiC陶瓷相的硬度大于碳基体,C/C-ZrC-SiC复合材料在受到高速颗粒的冲击时,能通过硬质陶瓷相起到抗冲击作用,使得改性后的复合材料抗冲蚀性能大幅度提高。受到颗粒冲蚀破坏后的C/C-ZrC-SiC复合材料内部仍存在超高温陶瓷相,烧蚀过程中能够形成ZrO2骨架结构和SiO2球形颗粒,进而有效保护碳纤维和热解碳基体。     

Cf/SiC 复合材料表面 HfO2涂层的制备及其抗热冲击性能研究

目的研究等离子喷涂条件下Cf/SiC复合材料表面HfO_2涂层的物相、显微组织及其抗热冲击性能。方法通过水热合成和喷雾造粒制备出HfO_2粉体,并利用等离子喷涂在Cf/SiC复合材料表面制备HfO_2涂层,研究涂层的物相、显微组织和抗热冲击性能。结果水热合成的纳米HfO_2为单斜相结构,颗粒的平均粒径为10~15nm;等离子喷涂制备的HfO_2涂层组织中存在微裂纹和孔隙,涂层为单斜相结构,且经1350℃热处理后涂层的相结构未发生改变。等离子喷涂的HfO_2涂层与Cf/SiC复合材料基体结合良好,未观察到涂层、基体间界面分离的现象。经1350℃、50周次的空冷热冲击试验后,涂层未发生破坏失效;在1350℃水冷热冲击条件下,热循环20次时涂层表面出现剥落,27次时脱落面积50%。结论通过等离子喷涂制备的HfO_2涂层与Cf/SiC复合材料基体结合良好,涂层能够抵御1350℃空冷、50周次热冲击,且未发生破坏失效,涂层的1350℃水冷热循环寿命达27次。     

SiC颗粒尺寸对喷射共沉积7075 Al/SiCp挤压及轧制的组织和性能的影响

研究了喷射共沉积方法制备的7075 Al / SiCp复合材料挤压及轧制过程中SiC颗粒的分布.通过拉伸实验、微观组织的金相及拉伸断口SEM观察分析了SiCp颗粒尺寸对材料组织和性能的影响.实验表明,SiCp在挤压过程中沿厚度方向形成分层分布,SiCp的尺寸及粒度分布对于聚集有较大的影响;轧制过程对挤压时形成的SiCp分层分布有一定的减弱作用,但改善程度和SiCp的尺寸有关;SiCp颗粒尺寸对复合材料的力学性能及断裂机制有很大的影响.     

微米SiC/石墨烯复合物光催化降解罗丹明B

为发展低耗和环境友好的有机物降解技术,采用光催化还原制备微米级碳化硅(SiC)/石墨烯复合材料,XRD、FTIR、Raman光谱、XPS和SEM等手段表征其物相组成和形貌结构,并以罗丹明B(RhB)为模拟污染物,研究了复合材料在可见光照射下的光催化活性和稳定性;通过活性物种捕获实验初步探讨了RhB的光催化降解机制.结果表明,SiC与石墨烯复合延长了光生电子和光生空穴的寿命,提高了材料的光催化活性与稳定性.当SiC/石墨烯配比为1∶0. 8时,光照60 min时RhB的降解率可以达到92. 7%,降解过程符合一级反应动力学方程.光催化降解RhB过程中,主要活性物种的贡献依次为:光生空穴(h~+)超氧阴离子自由基(·O_2~-)光生电子(e~-)羟基自由基(·OH).     

仿生SiC陶瓷材料的制备和性能

仿生SiC陶瓷材料是一种新兴的环境友好材料,因其具有密度低、强度高、耐腐蚀、耐磨损、抗氧化和生物相容性好等优点,在机械、化工、催化、生物医学等领域都有着广阔的应用前景。就仿生SiC陶瓷材料的多种制备工艺和其机械性能、热性能、电性能、生物相容性等进行了综述,并对其存在的问题进行了分析,对其发展趋势进行了展望。     

重离子辐照1200V碳化硅二极管漏电退化的缺陷分析

目的研究1200 V碳化硅二极管重离子辐照诱生缺陷对漏电流退化的影响。方法以SiC结势垒肖特基二极管(Junction Barrier Schottky Diode,JBSD)为样品,采用能量为208 MeV,LET=37.3 MeV·cm^2/mg的锗离子进行辐照试验,利用半导体器件分析仪对重离子辐照前后1200 V SiC二极管的电学特性进行测试,利用深能级瞬态谱仪(Deep Level Transient Spectrum,DLTS)进行缺陷分析。结果辐照后,二极管的正向IV特性和CV特性未发生明显变化,反向IV特性退化。DLTS测试结果显示,E0.4能级和Z1/Z2能级基本未发生变化,EH能级有展宽的现象。测试电压VM=-8 V,填充脉冲电压VF=-1 V条件下测得的EH能级浓度比VF=-4 V条件下测得的高。结论分析认为,EH能级的缺陷复杂,推测是两个或多个缺陷能级的叠加(EH4、EH5、EH6、EH7等),此处缺陷的复杂程度与漏电流的退化成正相关,且这些缺陷的所在位置接近SiC外延层的表面。     

化学气相渗透法制备碳化硅界面涂层的沉积动力学研究

目的 研究沉积温度对SiC界面涂层微观形貌、结构和成分的影响,探讨SiC界面涂层的沉积动力学和沉积机理.方法 采用Factsage软件计算MTS-H2反应物体系热力学平衡后产物组成,采用化学气相渗透法(CVI)在碳化硅纤维上制备SiC界面涂层,采用SEM、TEM、XRD等分析测试技术对SiC涂层形貌、结构和成分进行分析.结果 在860～1060℃温度范围内,MTS-H2体系平衡后的主要产物有SiC、C等,并在该温度范围采用CVI工艺制备出了SiC界面涂层.结论 在860～1060℃温度范围内,提高沉积温度有利于增加SiC的产率.温度低于960℃时,制备的SiC界面涂层表面光滑;高于1060℃时,得到了表面具有团簇结构的涂层,并且随着沉积温度的升高,涂层的结晶度提高.沉积动力学计算结果表明,温度低于1060℃时,SiC的沉积过程受表面反应控制;温度高于1060℃时,沉积过程受扩散控制.采用CVI工艺制备出了单一立方相的SiC界面涂层,并且(111)晶面为SiC颗粒的优先生长晶面.     

超高温陶瓷改性碳基/陶瓷基复合材料的多尺度构筑与性能研究进展

从复合材料的多尺度结构构筑出发,简述了超高温陶瓷改性碳基、陶瓷基复合材料的制备方法及其优缺点。综述了均质和非均质结构超高温陶瓷改性碳基、陶瓷基复合材料的结构设计、制备工艺、力学性能和烧蚀性能。提出设计开发低成本、短周期新工艺以及与现有工艺的有机结合以制备出更高综合性能要求的复合材料,是未来的主攻方向。从材料结构设计上,指出未来努力的重要方向。     

多层沉积SiC涂层与石墨基体的界面表征

目的制备并表征在柔性石墨纸基体上化学气相沉积(CVD)的多层SiC涂层,及其界面结构、界面处的元素分布等。方法以柔性石墨纸为基体、甲基三氯硅烷(MTS)为硅源、H2为载气和还原剂、Ar为稀释气,在1030～1070℃温度区间通过真空感应高温炉在石墨基体上分5次制备了多层SiC涂层。通过SEM和EDS表征并分析该涂层的表面结构和切面结构,以及涂层与基体界面处的元素分布。结果在石墨基体上有效制得了多层SiC涂层,获得的SiC涂层具有明显的两级颗粒结构。经EDS分析确认,在不同沉积层,C与Si的比例的不同。结论实验证实SiC与基体石墨具有良好化学相容性。SiC涂层表面表观致密,纳米尺度堆积颗粒表观致密,但在微米尺度的堆积颗粒间存在空隙。多层涂层间具有1～3μm的不致密SiC间隙。涂层一侧距界面10μm处的元素分布显示,Si和C元素化学计量比趋近于1︰1,可以认为是涂层的过渡层。