碳化硅微粉的接枝聚合改性

针对SiC微粉(＜10 μm)在精磨和抛光磨具制造中存在的微粉团聚现象,本课题根据胶体的分散稳定原理,采用硅烷偶联剂疏水预处理和丙烯酰胺在其表面接枝聚合改性SiC微粉(F1200,d50μm=3.0±0.5μm),制备出了有机包覆的改性SiC微粉.本文研究了影响SiC微粉表面改性的各种因素,用正交实验法优化出最佳工艺条件,并采用IR、Xray衍射和激光粒度等测试技术分析了改性前后SiC微粉表面物质的化学组成、结构特征及粒度分布.结果表明:SiC微粉经有机包覆改性后,表面性质发生了很大变化,但其物相结构没有改变,改性后的SiC微粉无结团现象,分散稳定性得到了改善.     

改性纳米CaCO3复合粒子的制备、表征及性能

采用含有纳米硅溶胶的纳米碳酸钙悬浮液在超声波处理及加热条件下,硅溶胶发生缩合反应从而沉积在纳米碳酸钙粒子表面的溶胶-凝胶沉淀法,制备出性能稳定的纳米碳酸钙/二氧化硅复合粒子.通过红外光谱(FTIR)、TEM分析、zeta电位测定以及TGA分析,表征了硅溶胶与纳米CaCO3粒子之间的杂化作用,研究了改性纳米CaCO3复合粒子水分散液的稳定性和粒径、两种纳米粒子之间的包覆作用、杂化作用以及改性后纳米CaCO3复合粒子的热稳定性.同时研究发现,改性后的无机纳米CaCO3复合粒子在聚氨酯脲水分散液中具有很好的分散性.     

a—SiC超细微粉的研制

本文以传统的微粉制造工艺为基础，经过研究，制备出高性能的ａ－ＳｉＣ超细微粉。通过试验正确地制订出球磨粉碎工艺和分选工艺，并采用所设计的快速脱水装置，提高了超细微粉制作的效率。     

分散剂对改性SiC料浆流变性的影响

研究了分散剂对1种有机包覆改性SiC粉水基分散料浆的流变特性的影响.结果表明,分散剂的种类,用量对料浆的Zeta电位、粘度、触变性均有较大的影响.分散剂四甲基氢氧化铵比聚乙烯醇、聚乙二醇、聚丙烯酸钠更为有效.当四甲基氢氧化铵的量为0.8%(质量分数)时,可使改性SiC微粉的Zeta电位绝对值提高30 mV,在剪切速率为80 r/min时,料浆粘度为166.5 mPa·s(55%,体积分数,下同),触变性降低.由此制得了固相含量为60%、低粘度的SiC陶瓷料浆.     

改性SiC陶瓷浆料分散流动性的研究

本项目采用疏水预处理和接枝聚合的方法对SiC微粉进行表面改性,通过研究SiC微粉颗粒表面的zeta电位,pH值对浆料的分散性和流动性的影响,制备出了固相体积分数为50%,黏度低于0.42mPa.s,在水基体系中分散流动性能较好的SiC悬浮浆料。测试结果表明:改性SiC微粉在酸性(pH=2～4)或碱性(pH=8～12)条件下,均可获得较大的zeta电位,其分散稳定性均得到了较大的改善,可以有效的改善水浇注陶瓷磨具的成型性能。     

表面活性剂包覆超细Ni粉的性能研究

为了提高超细Ni粉的分散性能,提高其与有机介质的相容性,采用表面活性剂对超细Ni粉进行包覆;考察了表面活性剂类型、pH值、溶剂对Ni-表面活性剂复合粒子亲水亲油性能、分散性能和耐酸蚀性能的影响,显示十二烷基苯磺酸钠(DBSA)是一种优良的包覆剂;运用FTIR光谱和TEM分别对Ni-DBSA复合粒子的表面结构和形态进行了测试和表征.结果表明:pH=9、溶剂为去离子水时,Ni-DBSA复合粒子具有良好的核-壳结构,并且Ni粉表面完全被DBSA分子代替.     

纳米SiC颗粒表面改性研究

根据置换反应的原理将Cu2+还原为Cu原子,在纳米SiC颗粒表面形核,实现了Cu包覆纳米SiC颗粒。SEM分析表明:复合粉体包覆完全,分散均匀,无明显团聚,大部分呈球形。EDS和XRD分析表明:复合粉体在空气中会部分氧化,生成一定量的Cu2O,应用时可根据需要进行适当处理。纳米SiC颗粒表面改性后,可以改善在Cu基合金中的分散性和相容性,满足了表面改性的要求。     

α-SiC超细微粉的研制

本文以传统的微粉制造工艺为基础,经过研究,制备出高性能的α-SiC超细微粉。通过试验正确地制订出球磨粉碎工艺和分选工艺,并采用所设计的快速脱水装置,提引超细微粉制作的效率。     

表面改性碳化硅在玻璃磨边金刚石抛光砂轮(UPR)上的应用

采用高分子表面活性剂对碳人硅进行表面改性制备出了弹性微球复合粒子，降低了微粉的表面能，提高了与金刚石及结合剂的粘结性能，并通过加入柔性剂对不饱和聚酯树脂增韧改性，研制出了UPR玻璃磨边金刚石抛光砂轮。实验证明其抛光效果和使用寿命均达到了同类进口产品的水平，且生产工艺简单，设备投资成本低，无污染。     

高能球磨法制备SiC/Al复合粉末的工艺研究

采用高能球磨技术制备SiC和Al的复合粉末,研究了球磨时间、过程控制剂(PCA)、球料比以及SiC与Al混粉质量比对复合粉末粒度和包覆效果的影响。结果表明,复合粉末平均粒径的大小与PCA、混粉比、球磨时间和球料比有关,其影响程度依次为:PCA>混粉比>时间>球料比;复合粉末的粒径大小随着球磨时间、PCA和球料比的增加而显著减小,而随着混粉质量比的增加呈现先减后增的趋势。混粉质量比为3:7的复合粉末平均粒径达到最小值;球磨时间为9h、PCA添加量为1.5%、球料比为12:1和Al与SiC混粉质量比为3:7时,能制备出颗粒细小、包覆效果好的优质复合粉末。     

不同粒度的碳化硅磨料氧化性研究

本文用热重分析仪、X射线衍射仪和扫描电子显微镜（SEM）研究了两种不同粒度（0．28-104．71μm,39．81～954．99μm）的碳化硅粉体在20-1400℃温度范围内非等温氧化的特性,结果表明：（1）粒度较小的1#试样的比表面积是2#试样的20多倍,1#试样氧化开始温度为560℃,而2#试样的氧化开始温度为870μ,1#试样在1400℃的氧化增重率为2．36％,2#试样的增重率为1．14％。这表明在相同实验条件下,碳化硅粒度越小,活性越高,氧化程度越高。（2）粒度较小的碳化硅氧化产物为方石英。（3）SEM表明SiC表面生成SiO2保护膜可封闭部分气孔,阻止O2向内扩散,为保护性氧化。     

C芯SiC纤维制备技术研究

在自行设计制造的直流电阻加热CVD装置上制备出C芯SiC纤维,C芯SiC比W芯具有更高的力学性能,更好的界面相容性,更低的密度,成为制备SiC/Ti基复合材料的最佳增强体。研究CH3SiHCl2-CH3SiCl3-H2-Ar体系中在C芯表面化学气相沉积SiC涂层工艺,考察沉积温度,[H2]/[silane],气流量,Ar气流量对化学气相沉积SiC涂层的结构、性能的影响。并对涂层表面形貌及结构成分进行SEM,XRD,raman,AES分析。结果表明:在温度1200℃,[H2]/[silane]=1.4,气体流量4.89L/min,稀释气体0.2L/min时,纤维拉伸强度最好为3392MPa。其中纤维的性能对沉积温度,[H2]/[silane]最敏感。     

ZrO2(n)、SiC(W)的分散及与MoSi2基质的均匀混合工艺研究

通过沉降实验并借助SEM观察探讨了不同分散剂、不同分散介质对纳米ZrO2颗粒分散效果的影响。介绍了SiC晶须分散工艺,探讨了多相悬浮液混合法制备ZrO2(n)／MoSi2复合粉体及SiC(w)／ZrO2(n)／MoSi2复合粉体的均匀混合工艺。结果表明：以PEG为分散剂、水为分散介质可以有效地分散纳米ZrO2并能与基体MoSi2粉末均匀混合;通过调节乙醇悬浮液的pH值,可将SiC晶须均匀分散在ZrO2(n)／MoSi2复合粉体中,获得分布均匀的SiC(w)／ZrO2(n)／MoSi2复合粉。     

Al_2O_3微粒的尺度律对镁微观组织和拉伸性能的影响

采用混合-压缩-烧结的方法制备了3种不同尺寸且体积分数为1.1%的Al2O3微粒增强镁基复合材料。材料微观组织的特征表明：Al2O3增强体分布均匀。力学性能特征表明：增强体Al2O3微粒的加入显著增加了金属镁的硬度、屈服强度（0.2%）、极限抗拉强度及韧性;与高体积分数SiC微粒增强镁合金AZ91相比,纳米和亚微米尺度的Al2O3颗粒增强纯镁的屈服强度（0.2%）、极限抗拉强度和韧性更高。     

以CaCO3为发泡剂制备泡沫ZL104过程中工艺参数的探讨

以CaCO3粉末和SiC颗粒分别作为发泡剂和稳定剂,采用液态法制备了泡沫ZL104,确定了发泡温度,并分析了制备过程中CaCO3加入量和保温时间对泡沫ZL104孔径和孔隙率的影响规律。结果发现:泡沫ZL104的发泡温度应选为700℃;CaCO3加入量的增加会导致泡沫ZL104的孔隙率呈非线性增大,加入量超过2%(质量分数)时,对孔隙率的影响不显著,故CaCO3的加入量应该控制在2%以内;保温时间在2~8min以内时不会发生气泡合并和破裂。     

不同结合剂原料放电等离子烧结制备TiC/Ti3SiC2复合结合剂金刚石复合材料

分别以Ti/Si/2TiC混合粉体和Ti₃SiC₂单相粉体作为结合剂原料，采用放电等离子体烧结技术合成了TiC/Ti₃SiC₂结合剂金刚石复合材料，探讨不同的结合剂原料和保温时间对TiC/Ti₃SiC₂结合剂金刚石复合材料的物相构成、微观形貌以及磨削性能的影响。结果表明:采用Ti/Si/2TiC为结合剂原料，保温1 min时，会形成较多量的Ti₃SiC₂，Ti₃SiC₂基体与金刚石结合良好，二者之间没有孔隙；当保温5 min时，Ti₃SiC₂发生分解，基体主相转变为TiC，同时有一定量的Si，金刚石表面被侵蚀，形成凹凸不平的表面。采用Ti₃SiC₂为结合剂原料时，Ti₃SiC₂基体发生严重的分解，生成TiC和Si；金刚石与基体间存在一个过渡层，厚度约15 μm。Ti/Si/2TiC为结合剂原料保温1 min时试样的磨耗比值最大，为1 128。单相Ti₃SiC₂为结合剂的2个试样的磨耗比值约为100左右。      

颗粒增强铝合金叠层复合材料的制备与强度和耐磨性

介绍了ＳｉＣ颗粒增强ＡｌＣｕ合金叠层复合材料的制备方法，研究了叠层复合材料的抗弯强度和增强层的耐磨性与ＳｉＣ颗粒含量的关系。结果表明，ＳｉＣ颗粒体积分数为２０％时该材料的抗弯强度最大，磨损量最小；ＳｉＣ颗粒与基体结合强度及层间宏观应力影响材料的强度性能     

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.     

SiC颗粒表面修饰及形成机理

为了改善SiC/金属基之间的润湿性,采用化学镀技术,对SiC颗粒的表面进行了Ni-P化学修饰,并研究了影响SiC颗粒表面Ni-P化学修饰的因素.采用SEM、EDS和XRD对修饰后的SiC颗粒进行了形貌表征和物相分析,并对其修饰机理进行了分析,确定了SiC颗粒表面修饰的最佳工艺参数.结果表明:酸性和碱性修饰液相比,在相同的条件下,碱性修饰液对SiC颗粒的修饰效果较好,修饰后的SiC复合粒子形状规则,SiC颗粒表面形成连续的表面修饰膜.最终确定的最佳试验工艺参数为:pH=8.5～9.0,t=(50±2)℃.