SiC陶瓷

摘要： 含异质元素Al的SiC(N)陶瓷前驱体的合成是制备高性能耐高温SiC纤维的关键步骤。本文综述了含异质元素Al的SiC(N)陶瓷前驱体的合成方法与表征结果及Al元素在陶瓷产物中的作用;并简要介绍了含Al的SiC(N)陶瓷前驱体应用,并对发展趋势和应用前景进行了展望。

摘要： 为了研究SiC陶瓷在磨削过程中的去除机理和表面质量,设计了SiC陶瓷的平面磨削试验。采用电镀金刚石砂轮完成单因素和正交试验,通过对试验结果进行极差分析,考察了不同磨削参数对表面质量的影响规律,并进一步分析了材料的去除机理。实验结果表明,随着磨削深度a_(p)和进给速度v_(w)的增大,表面粗糙度呈现增大的趋势,材料表面平整度下降,表面质量降低;砂轮转速n_(s)增加时,表面粗糙度减小,缺陷区域减少,表面质量提高;其中磨削深度对表面质量的影响最大,砂轮转速次之,进给速度对表面质量的影响最小;磨削加工过程中SiC材料去除主要为脆性断裂,同时还伴随着塑性变形。

摘要： 基于模压成形和真空固相烧结工艺,选用Cu-10Sn结合剂、经氧化预处理的TiH钎焊造孔剂、MBD8金刚石磨粒,制备出磨粒把持力大、孔隙分布均匀的多孔钎焊金刚石砂轮(PBDGW)。开展PBDGW与多层钎焊金刚石砂轮(MBDGW)的SiC陶瓷磨削对比试验,从磨削力、工件表面粗糙度和表面/亚表面形貌等方面分析砂轮的磨削性能。试验结果表明:与MBDGW相比,PBDGW磨削SiC陶瓷的切向力下降了8.4%~23.6%、法向力下降了10.2%~38.6%,磨削加工表面粗糙度平均降幅为10.4%;工件表面完整性较好,表面/亚表面的脆性断裂、微观裂纹等缺陷较少。

摘要： 以微米级SiC粉为原料,采用冷冻干燥工艺制备具有连贯层状孔结构的SiC陶瓷。以多孔SiC陶瓷为基体,石蜡为相变芯材,通过真空浸渍法制备多孔SiC陶瓷/石蜡复合相变材料,研究了石蜡在层状多孔SiC陶瓷内的浸渗行为及复合材料的储热性能。结果表明,层片状多孔SiC陶瓷的显微形貌对石蜡的浸渗过程及储热性能有明显影响。当石蜡负载量为21.7%(质量分数)时,复合相变材料熔融温度为59.6°C,凝固温度为53.9°C,相变潜热为28.4 J/g,室温下的热导率为2.4 W·(m·K)^(-1)。复合相变材料吸热峰和放热峰强度随着石蜡负载量减少而降低,当温度为200°C时,多孔SiC陶瓷/石蜡复合相变材料失重为5%(质量分数),表明材料具有良好的热稳定性。复合相变材料在100°C热处理30 min后陶瓷基体未发生形变,经100次热循环后具有稳定的相变潜热和良好的定型能力。

摘要： 针对SiC陶瓷板、超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纤维板层合而成的复合结构,为掌握组元厚度对其抗弹性能的影响规律,进行12.7 mm穿甲燃烧弹对复合结构的侵彻试验,获得不同撞击速度下的侵彻效果。建立弹体对复合结构侵彻的有限元计算模型,并通过试验验证计算模型的可靠性。采用被验证的计算模型对12.7 mm穿甲燃烧弹侵彻不同厚度组元的复合结构进行仿真计算,分析复合结构在弹体侵彻下的破坏机制及抗弹性能影响因素。研究结果表明:所建立的有限元模型能够可靠计算12.7 mm穿甲燃烧弹对复合结构的侵彻效应;复合结构抗弹性能随组元厚度增加呈线性增加,SiC陶瓷对抗弹性能的影响较UHMWPE纤维板大;随SiC陶瓷与UHMWPE纤维板厚度比的增加,复合结构抗弹体侵彻性能先增强后减小,当厚度比在0.2~0.4之间时,复合结构抗弹体侵彻性能最佳。

摘要： 为丰富SiC陶瓷钎焊所用钎料的设计思路,提出了一种泡沫Ti/AlSiMg新型复合钎料,通过Ti元素的溶入提高钎料与SiC陶瓷之间的界面结合力,利用泡沫Ti与Al基钎料之间的界面反应获得原位增强的钎缝,从而提升接头力学性能.采用钎焊温度700°C、保温时间60 min和焊接压力10 MPa进行SiC陶瓷真空钎焊,利用光学显微镜、扫描电镜、能谱分析、X射线衍射、电子探针和万能试验机对接头组织、成分和性能进行分析,探索泡沫Ti/AlSiMg复合钎料在SiC陶瓷钎焊中的可用性.结果表明,填充泡沫Ti/AlSiMg复合钎料所得接头结构为SiC/Al/Ti(Al,Si)_(3)/Ti(Al,Si)_(3)原位增强Ti基钎缝/Ti(Al,Si)_(3)/Al/SiC,断裂发生在铝合金界面层和SiC陶瓷之间,Ti元素的溶入提高了铝合金界面层与SiC陶瓷之间的界面结合力,接头抗剪强度达111 MPa.

摘要： 为解决SiC陶瓷加工时容易出现崩边、裂纹等问题,结合仿真与实验对其进行旋转超声振动套磨制孔技术研究。根据SiC陶瓷宏观力学本构模型,建立SiC陶瓷制孔仿真有限元模型并进行加工过程仿真分析,相比常规制孔,超声振动制孔的仿真轴向力最大可减小26.1%。常规加工和超声振动加工的对比实验研究表明,旋转超声振动加工可减小轴向力达32.9%,可大幅减少陶瓷材料脆性断裂,显著改善孔壁表面质量。有限元仿真与实验研究所得的轴向力在超声振动下最大相差7.5%,常规条件下两者最大相差14%,验证了有限元模型的正确性。仿真和实验研究结果表明:超声振动加工可显著减小轴向力和刀具磨损、提高刀具耐用度、改善制孔质量、降低加工成本。

摘要： 为预防和应对核电站事故,ATF(Accident Tolerant Fuel)材料的概念应运而生,包覆核燃料芯体的包壳管的材料选用及制造于此具有重要意义。SiC陶瓷凭借其优异的力学性能、耐腐蚀性能及抗辐照性能,成为下一代核燃料包壳管的候选材料。受限于SiC陶瓷的固有特性,SiC基包壳管难以一体成形,为确保端盖处气密性,SiC的连接技术成为国内外学者的研究重点。就SiC陶瓷基本性质、核领域应用前景和制备方法等方面进行了介绍。着重整理了SiC陶瓷的扩散焊连接和钎焊连接等常用连接技术研究现状,分析了Ti、Mo和Ni/Ti等扩散焊连接材料及Ag-Cu基、Pd基、Co基、Ni基、Ti基和Al基等钎料的优劣,论述了不同连接材料在高温、辐照、腐蚀等环境下的性能差异。就SiC陶瓷的连接技术在核包壳管的应用方面进行了评价及展望。

摘要： 低温焊接SiC陶瓷是金属/陶瓷连接领域非常重要的研究方向,而与之相关的理论研究相对匮乏,同时,通过实验手段难以描述金属/陶瓷界面原子之间的相互作用.为研究低温Zn基钎料与SiC陶瓷的界面结合方式,采用第一性原理方法,计算了Zn(0001)和SiC(0001)的表面能,6种不同堆垛方式的Zn(0001)/SiC(0001)界面模型的分离功,并分析了其中最稳定两种模型的电荷密度图、电荷密度差分图和Mulliken布局.结果表明:Zn/SiC界面只形成了Zn-Si离子键,Si终端孔穴型界面的Zn-Si键结合强度高于C终端孔穴型.

摘要： 发展了一种液压冲击脆性膨胀环实验技术,通过可升降的凸台对脆性膨胀环进行精确的对心定位安置,避免偏心膨胀带来的弯曲断裂,通过膨胀环试件上的半导体应变片测量其在拉伸碎裂过程中的应变时程曲线;对典型脆性材料碳化硅(SiC)陶瓷进行了膨胀拉伸碎裂实验研究,获得了其动态拉伸断裂强度和碎片平均尺寸及分布.实验结果表明:(1)液压冲击膨胀环实验能较好地实现脆性膨胀环的拉伸碎裂,在应变率101 s-1量级下,SiC陶瓷拉伸断裂应变为3.7X10-4?7.4x10-4,平均拉伸断裂应力为206 MPa;(2)SiC陶瓷无量纲化平均碎片尺寸落于多种脆性碎裂预测模型的合理区间内,随着加载应变率的提高,SiC陶瓷的平均碎片尺寸减小;(3)SiC陶瓷拉伸碎裂的碎片分布基本符合Rayleigh分布,但是在细小尺寸上和大尺寸碎片分布上存在一定偏差.

摘要： 本文将聚碳甲基硅烷(polycarbomethylsilane,PCMS)与选定用量的SiC微粉(粒径约400nm)和甲苯共混制得浆料,浇铸成所需形状的先驱坯体,用Cockcroft-Walton型加速器产生的2.0 MeV电子束(EB)于He气流中照射至15 MGy,然后在1300°C和Ar气氛条件下热解、烧结成为SiC陶瓷材料。在所考察的实验范围内,PCMS辐照所致气相产物的生成量以及凝胶含量皆随吸收剂量增大而提高。红外光谱分析结果表明,EB辐照使PCMS形成了交联结构。原子力显微镜(AFM)分析结果表明,由EB辐照PCMS热解所得SiC与先驱坯体中原有的SiC微粉颗粒结合良好。采用光学显微镜、扫描电子显微镜等分析手段在所得SiC陶瓷材料的表面及内部皆未观察到明显的结构缺陷。

摘要： 本文将聚碳甲基硅烷(polycarbomethylsilane,PCMS)与选定用量的SiC微粉(粒径约400nm)和甲苯共混制得浆料,浇铸成所需形状的先驱坯体,用Cockcroft-Walton型加速器产生的2.0 MeV电子束(EB)于He气流中照射至15 MGy,然后在1300°C和Ar气氛条件下热解、烧结成为SiC陶瓷材料。在所考察的实验范围内,PCMS辐照所致气相产物的生成量以及凝胶含量皆随吸收剂量增大而提高。红外光谱分析结果表明,EB辐照使PCMS形成了交联结构。原子力显微镜(AFM)分析结果表明,由EB辐照PCMS热解所得SiC与先驱坯体中原有的SiC微粉颗粒结合良好。采用光学显微镜、扫描电子显微镜等分析手段在所得SiC陶瓷材料的表面及内部皆未观察到明显的结构缺陷。

摘要： 本文将聚碳甲基硅烷(polycarbomethylsilane,PCMS)与选定用量的SiC微粉(粒径约400nm)和甲苯共混制得浆料,浇铸成所需形状的先驱坯体,用Cockcroft-Walton型加速器产生的2.0 MeV电子束(EB)于He气流中照射至15 MGy,然后在1300°C和Ar气氛条件下热解、烧结成为SiC陶瓷材料。在所考察的实验范围内,PCMS辐照所致气相产物的生成量以及凝胶含量皆随吸收剂量增大而提高。红外光谱分析结果表明,EB辐照使PCMS形成了交联结构。原子力显微镜(AFM)分析结果表明,由EB辐照PCMS热解所得SiC与先驱坯体中原有的SiC微粉颗粒结合良好。采用光学显微镜、扫描电子显微镜等分析手段在所得SiC陶瓷材料的表面及内部皆未观察到明显的结构缺陷。

摘要： 本文将聚碳甲基硅烷(polycarbomethylsilane,PCMS)与选定用量的SiC微粉(粒径约400nm)和甲苯共混制得浆料,浇铸成所需形状的先驱坯体,用Cockcroft-Walton型加速器产生的2.0 MeV电子束(EB)于He气流中照射至15 MGy,然后在1300°C和Ar气氛条件下热解、烧结成为SiC陶瓷材料。在所考察的实验范围内,PCMS辐照所致气相产物的生成量以及凝胶含量皆随吸收剂量增大而提高。红外光谱分析结果表明,EB辐照使PCMS形成了交联结构。原子力显微镜(AFM)分析结果表明,由EB辐照PCMS热解所得SiC与先驱坯体中原有的SiC微粉颗粒结合良好。采用光学显微镜、扫描电子显微镜等分析手段在所得SiC陶瓷材料的表面及内部皆未观察到明显的结构缺陷。

摘要： 采用Ti-Zr-Ni-CU钎料对SiC陶瓷的真空钎焊工艺进行研究.借助SEM、EDS和XRD等分析测试手段,分析了接头的界面组织结构及性能。试验结果表明:接头界面产物主要有TiC、Ti5Si3、TiSi2、Zr2Si、Zr(s,s)、Ti(s.s)+Ti2(Cu,Ni)、(Ti,Zr)(Ni,Cu)等。接头的剪切强度随着钎焊温度的升高和钎焊时间的延长都呈现先增大后减小的趋势.当钎焊温度为960°C,钎焊时间为10min 时,接头的剪切强度最高,达到110Mpa;接头断裂均为脆性断裂,断裂主要发生在界面TiC反应层。

摘要： 采用Ti-Zr-Ni-CU钎料对SiC陶瓷的真空钎焊工艺进行研究.借助SEM、EDS和XRD等分析测试手段,分析了接头的界面组织结构及性能。试验结果表明:接头界面产物主要有TiC、Ti5Si3、TiSi2、Zr2Si、Zr(s,s)、Ti(s.s)+Ti2(Cu,Ni)、(Ti,Zr)(Ni,Cu)等。接头的剪切强度随着钎焊温度的升高和钎焊时间的延长都呈现先增大后减小的趋势.当钎焊温度为960°C,钎焊时间为10min 时,接头的剪切强度最高,达到110Mpa;接头断裂均为脆性断裂,断裂主要发生在界面TiC反应层。

摘要： 采用Ti-Zr-Ni-CU钎料对SiC陶瓷的真空钎焊工艺进行研究.借助SEM、EDS和XRD等分析测试手段,分析了接头的界面组织结构及性能。试验结果表明:接头界面产物主要有TiC、Ti5Si3、TiSi2、Zr2Si、Zr(s,s)、Ti(s.s)+Ti2(Cu,Ni)、(Ti,Zr)(Ni,Cu)等。接头的剪切强度随着钎焊温度的升高和钎焊时间的延长都呈现先增大后减小的趋势.当钎焊温度为960°C,钎焊时间为10min 时,接头的剪切强度最高,达到110Mpa;接头断裂均为脆性断裂,断裂主要发生在界面TiC反应层。

摘要： 采用Ti-Zr-Ni-CU钎料对SiC陶瓷的真空钎焊工艺进行研究.借助SEM、EDS和XRD等分析测试手段,分析了接头的界面组织结构及性能。试验结果表明:接头界面产物主要有TiC、Ti5Si3、TiSi2、Zr2Si、Zr(s,s)、Ti(s.s)+Ti2(Cu,Ni)、(Ti,Zr)(Ni,Cu)等。接头的剪切强度随着钎焊温度的升高和钎焊时间的延长都呈现先增大后减小的趋势.当钎焊温度为960°C,钎焊时间为10min 时,接头的剪切强度最高,达到110Mpa;接头断裂均为脆性断裂,断裂主要发生在界面TiC反应层。

摘要： 通过对SiC陶瓷在室温(293 K)至低温(77 K)下力学和热学性能的研究，分析了其力学、热学性能的变化规律和影响因素，并探讨其作为低温材料的应用前景。实验发现，SiC陶瓷在低温下强度升高，韧性变化却很小。SiC陶瓷热导率在90至360 K区间变化幅度较小，而在90 K以下则迅速降低，热膨胀曲线随温度接近线性变化，拟合得到其在125~290 K温度区间内的平均热膨胀系数约为1．15×10-6，小于室温下一般常压烧结SiC陶瓷的热膨胀系数。

摘要： 通过对SiC陶瓷在室温(293 K)至低温(77 K)下力学和热学性能的研究，分析了其力学、热学性能的变化规律和影响因素，并探讨其作为低温材料的应用前景。实验发现，SiC陶瓷在低温下强度升高，韧性变化却很小。SiC陶瓷热导率在90至360 K区间变化幅度较小，而在90 K以下则迅速降低，热膨胀曲线随温度接近线性变化，拟合得到其在125~290 K温度区间内的平均热膨胀系数约为1．15×10-6，小于室温下一般常压烧结SiC陶瓷的热膨胀系数。

摘要： 本发明属于陶瓷材料技术领域，公开了一种基于硅胶模具凝胶注模成型的精密SiC陶瓷的制备方法及其精密SiC陶瓷。本发明制备方法包括如下步骤：(1)模种制作：根据公式M＝P/((1‑a)(1‑b)(1‑c))，确定模种的尺寸M；三维建模，制作模种，并对模种表面进行打磨、抛光处理；(2)硅胶模具制作；(3)陶瓷浆料配制；(4)凝胶注模成型；(5)坯体干燥处理；(6)烧结处理，得到SiC陶瓷件。本发明还提供一种上述方法制备得到的精密SiC陶瓷。本发明方法通过使用弹性良好的硅胶模具进行凝胶注模成型、冷冻干燥和反应烧结，克服了复杂结构陶瓷件难成型、易变形的技术难题，实现复杂结构、精密尺寸SiC陶瓷的制备。

摘要： 基于热氧化表面改性的SiC陶瓷及SiC陶瓷增强铝基复合材料超声低温直接钎焊方法，本发明涉及焊接技术领域。本发明要解决电子封装领域用SiC陶瓷及SiC陶瓷增强铝基复合材料低温钎焊困难，间接钎焊法需要在钎焊前对母材表面预金属化处理后再低温钎焊，直接钎焊法钎焊温度较高、钎焊周期长的问题。方法：一、处理待焊件；二、处理钎料合金；三、超声低温钎焊。本发明方法可在低温条件下实现SiC陶瓷及SiC陶瓷增强铝基复合材料的超声低温直接钎焊。该方法适用于电子封装领域。

摘要： 本发明涉及陶瓷与陶瓷高温连接的方法，公开了一种SiC陶瓷与SiC陶瓷之间的高温液相连接方法。它主要包括下述步骤：(1)制备Ni-Si膏剂；(2)前处理SiC陶瓷和制作Mo片；(3)涂敷Ni-Si膏剂；(4)装配及高温连接。本发明可实现SiC陶瓷与SiC陶瓷之间的低反应高温液相连接，而且工艺方法简单、经济，可规模化生产，制备的连接件结构可靠，可用于承载和高温应用的场合。

摘要： 本发明公开了一种多孔SiC陶瓷和多孔SiC陶瓷的低温制备方法，包括：取黄色透明状聚碳硅烷，研磨至白色粉末状，然后称取研磨好的白色粉末于180°C保温8h，得到白色块体，将白色块体研磨成粉末，得到预氧化的聚碳硅烷；取预氧化的聚碳硅烷和PMMA微球，混合后研磨，得到混合粉末；将混合粉末加入模具放置在SPS烧结炉中进行加压加热成型得到热压成型的样品；将热压成型的样品放置在马弗炉炉腔中，连续抽真空、通氩气三次，然后将炉腔抽真空，在真空状态下梯度升温，使热压成型的样品高温热解、晶化，最后随炉冷却得到多孔SiC陶瓷。本发明的方法制得的多孔SiC陶瓷不但流程短孔径均匀，而且作为有机相变储能材料的载体优势明显。

摘要： 基于热氧化表面改性的SiC陶瓷及SiC陶瓷增强铝基复合材料超声低温直接钎焊方法，本发明涉及焊接技术领域。本发明要解决电子封装领域用SiC陶瓷及SiC陶瓷增强铝基复合材料低温钎焊困难，间接钎焊法需要在钎焊前对母材表面预金属化处理后再低温钎焊，直接钎焊法钎焊温度较高、钎焊周期长的问题。方法：一、处理待焊件；二、处理钎料合金；三、超声低温钎焊。本发明方法可在低温条件下实现SiC陶瓷及SiC陶瓷增强铝基复合材料的超声低温直接钎焊。该方法适用于电子封装领域。

摘要： 本发明属于陶瓷材料技术领域，公开了一种基于硅胶模具凝胶注模成型的精密SiC陶瓷的制备方法及其精密SiC陶瓷。本发明制备方法包括如下步骤：(1)模种制作：根据公式M＝P/((1‑a)(1‑b)(1‑c))，确定模种的尺寸M；三维建模，制作模种，并对模种表面进行打磨、抛光处理；(2)硅胶模具制作；(3)陶瓷浆料配制；(4)凝胶注模成型；(5)坯体干燥处理；(6)烧结处理，得到SiC陶瓷件。本发明还提供一种上述方法制备得到的精密SiC陶瓷。本发明方法通过使用弹性良好的硅胶模具进行凝胶注模成型、冷冻干燥和反应烧结，克服了复杂结构陶瓷件难成型、易变形的技术难题，实现复杂结构、精密尺寸SiC陶瓷的制备。

摘要： 本发明涉及陶瓷与陶瓷高温连接的方法，公开了一种SiC陶瓷与SiC陶瓷之间的高温液相连接方法。它主要包括下述步骤：(1)制备Ni-Si膏剂；(2)前处理SiC陶瓷和制作Mo片；(3)涂敷Ni-Si膏剂；(4)装配及高温连接。本发明可实现SiC陶瓷与SiC陶瓷之间的低反应高温液相连接，而且工艺方法简单、经济，可规模化生产，制备的连接件结构可靠，可用于承载和高温应用的场合。

摘要： 本发明公开了一种SiC陶瓷换热器、SiC陶瓷材料及其生产方法。SiC陶瓷材料配方中含有基质料组分A、骨料组分B和结合剂。重量以百分比为单位，A中含SiC粉10％－20％，粘土粉15％－25％，莫来石粉10％－15％，硅微粉5％－10％，金属硅粉5％－10％，滑石粉2％－5％。B中含有SiC骨料50－60％；A、B两组份的重量比为1～1.5∶1～1.5。该陶瓷材料在生产时，先将A制成泥饼，再加入B和结合剂，通过练泥、陈腐、混炼、成型、烘干、烧结而成。烧结温度是1350－1450°C，烧结时间为36－52h。本发明的SiC陶瓷换热器、耐高温、高导热、抗热震、耐腐蚀、使用寿命长，节约能源，SiC陶瓷换热器的生产方法成熟，已投入了一年多工业化生产。

摘要： 一种SiCW/SiC/SiC陶瓷基复合材料的制备方法，本发明涉及一种SiCW/SiC/SiC陶瓷基复合材料的制备方法。本发明的目的是为了解决3D打印陶瓷成型试件后处理后孔隙率大，脆性大的问题。本发明方法为：SiC粉末和粘结剂粉末混合、制得陶瓷坯体，绘制SiCW/SiC/SiC陶瓷基复合材料的三维模型，设定3D打印机的参数，然后进行高温脱脂处理，再进行反复浸渍裂解，直至不再增重，即完成。本发明达到了致密和增韧的效果，孔隙率仅为8.5％，提高了陶瓷基复合材料的强度和韧性。本发明应用于SiC陶瓷基复合材料的制备领域。

摘要： 一种使用高熵合金连接SiC或SiCf/SiC陶瓷材料的方法，涉及一种连接SiC或SiCf/SiC陶瓷材料的方法。本发明是要解决目前SiC陶瓷的连接技术在核应用背景下效果较差的技术问题。本发明中使用的连接温度较低，并未达到AlCoCrFeNi2.1高熵合金的熔点，主要通过高熵合金中的Ni和Cr元素与SiC反应，在界面生成局部瞬时液相实现连接，可以实现低温连接和高温使用。本发明利用具有优异的高温性能和抗辐照性能的AlCoCrFeNi2.1高熵合金作为连接材料来连接SiC陶瓷或SiCf/SiC复合材料，有望使得该焊接结构在核电领域运用，提高核电包壳材料的可靠性。