Ti(CN)/TiC/Al2O3/TiN多层涂层的结构和界面结合力研究

采用中温、高温复合化学气相沉积技术(MHCVD)在WC- (6％wt)Co硬质合金基体表面制备了Ti(CN)/TiC/Al2O3/TiN 多层陶瓷涂层.通过光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)和数显显微硬度计等手段分析多层陶瓷涂层的表面及断面形貌、物相组成、显微硬度;采用表面划痕实验,结合形貌观察及X射线能谱分析(EDS)研究多层陶瓷涂层/硬质合金基体的界面结合力及其影响因素.结果表明:Ti(CN)/TiC/Al2O3/TiN 多层陶瓷涂层结构均匀致密,涂层后硬质合金的显微硬度明显提高,约2600 HV,多层陶瓷涂层与基体界面结合良好,划痕实验显示临界载荷高达105 N,多层陶瓷涂层界面间的原子扩散作用对涂层/基体界面附着力有较大贡献,而涂层内部少量Ti2O3、W6Co6C 等物相的存在对提高界面结合力也有帮助.     

梯度分布多层SiC/TaC陶瓷复合界面改性C/C复合材料的微观结构及纳米压痕研究

用化学气相渗透(CVI)工艺,控制反应气体的流动方向制备出陶瓷相呈梯度分布的多层Si C/Ta C陶瓷复合界面改性C/C复合材料。结果表明,沿着C/C复合材料厚度方向Si C/Ta C陶瓷相的含量迅速减少,界面厚度下降,界面结构则从多层Si C/Ta C层状界面(I区)转变为团簇状Si C/Ta C陶瓷复相界面(II区)和单层Ta C陶瓷界面(III区)。在I区,多层Si C/Ta C陶瓷复合界面由Si C层(i层)、Ta C层(ii层)、镶嵌有Si C颗粒的Ta C复相层(iii层)、镶嵌有Ta C相的Si C复相层(iv层)以及Ta C层(v层)等五个子界面层组成。在II区,陶瓷相不再以层状形式包覆,而是呈团簇状生长在炭纤维表面。本文还探讨了多层Si C/Ta C陶瓷复合界面的纳米压痕硬度和杨氏模量的分布。     

CVI法制备的C/PyC/Si-C-N复合材料弯曲行为研究

采用CVI方法制备出了以Si-C-N陶瓷为基体、以热解碳为界面的碳纤维增强陶瓷基复合材料(C/PyC/Si-C-N).用扫描电子显微镜(SEM)分析了C/PyC/Si-C-N的断口形貌,用三点弯曲法测试了C/PyC/Si-C-N的弯曲行为.研究结果表明:在1600℃以下,C/PyC/Si-C-N的弯曲强度随温度的升高而增加,弹性模量基本保持不变并略有增加;随温度的升高,PyC界面层较厚的区域其界面结合会逐渐变强,而界面层厚度非常小或无界面层的区域其界面结合会逐渐变弱.     

功能陶瓷材料研究的若干进展

本文主要介绍几种典型的铁电、压电陶瓷及其多层片式元件应用研究的若干新进展.基于过渡液相烧结机制的压电陶瓷材料具有烧结温度低、压电常数和介电常数高,介质损耗低等诸多优点.低烧多层压电变压器(MPT)以其低驱动电压、小体积、高升压比、薄型片式化等优点在液晶显示背光电源等方面获得应用.多层压电变压器及其背光电源具有高功率密度、高转换效率、薄型化和低成本等特点,通过有限元分析和多普勒激光扫描测振仪对MPT的振动模态与机电谐振特性等进行了分析与测定,为结构与性能优化提供了理论与实验依据.研究了钛酸钡基高介电常数温度稳定型多层陶瓷电容器(MLCC)及薄层贱金属内电极MLCC的关键材料组成以及制备技术,基于缺陷化学原理和无晶粒长大的致密化烧结动力学,通过调控受、施主掺杂和两段法烧结工艺,制备了在还原气氛烧结亚微米/纳米晶钛酸钡基陶瓷及其细晶化贱金属内电极MLCC.研究了多层复合功能陶瓷共烧行为、异质界面互扩散、致密化速率调控机制及共烧匹配技术,借助于差热膨胀仪研究了铁电陶瓷介质和内电极共烧失配的动力学根源,为制备高可靠的MLCC等多层元器件提供实验与理论依据.介绍了压电陶瓷超声微马达的结构与特性.     

新型多层结构压敏-电容双功能陶瓷元件的制备与性能研究

本文选择ZnO和Pb(Mg1/3Nb2/3)O4为基体材料,利用轧膜技术制备了多层片式结构的压敏-电容双功能陶瓷元件.通过工艺因素和SEM微观形貌分析,研究了ZnO基压敏材料和Pb(Mg1/3Nb2/3)O3基电容材料的制备过程、热行为匹配性、微观结构等在制备多层结构中的作用.以仿独石工艺形成了具有压敏-电容双功能的陶瓷元件,获得了降低元件压敏电压和提高其电容量的有效途径,为此类材料的应用打下研究基础.     

异相陶瓷界面对多层陶瓷电容器介电特性的影响

借助于电子显微镜和介温谱仪,研究了热稳定型复相多层陶瓷电容器中存在的异质、异相陶瓷界面的互扩散对其介电特性的影响。结果表明,异质界面之间存在明显的扩散层。其中不同铁电陶瓷之间过渡层的形成虽有助于改善电容器的容温特性,提高界面的粘接强度,但这民在一定程度上破坏了原先的结构设计,改变了元件的电容值。另外,由于不同铁电陶瓷相的烧结特性的不匹配易导致出现界面裂纹和空洞等共烧缺陷,从而提高了元件的介电损耗,相对疏松的界面易出现在涂覆端电极时镀液的渗入,降低了可靠性。     

Si3N4/W高温共烧陶瓷的制备与研究

氮化硅陶瓷具有良好的热导率与优异的力学性能，在大功率电子器件中具有较好的应用前景。实现氮化硅陶瓷与金属的高温共烧对其在电子器件中的应用具有重要意义。高温共烧技术常用氧化铝陶瓷、氧化锆陶瓷和氮化铝陶瓷作为基板材料，鉴于此，本工作以氮化硅陶瓷为基板材料，结合流延成型、丝网印刷以及高温共烧技术制备氮化硅多层共烧组件，探究烧结助剂(Er₂O₃)含量对氮化硅陶瓷性能的影响，并对氮化硅多层组件脱粘工艺、界面结构与成分和导电性能进行分析与讨论。结果表明：Er₂O₃含量为9%(质量分数，下同)时，可得到相对密度、收缩率、热导率和抗弯强度分别为95.35%、10.33%、69.94 W/(m·K)和(807.33±10.34) MPa的氮化硅陶瓷。适用于氮化硅多层组件的脱粘工艺为：在真空下以1℃/min的速率升温到600℃并保温1 h。共烧后氮化硅多层组件中的W层厚度约为7μm, W层与陶瓷层界面明显，既存在机械互锁型结构，也有界面反应发生，产物为W₅Si₃。组件的薄层方阻...     

国内期刊纵览

20 0 0 0 5 0 1　化学镀镍 Si3N4陶瓷与金属钎焊接头的分析——阴生毅 .材料科学与工艺 (季刊 ) ,2 0 0 0 ,8(1) :40利用扫描电镜、能谱仪及射线衍射仪对化学镀镍Si3N4- Q2 35钢钎焊接头进行了微观分析 ,分析表明 ,接头为多层复合结构 ,陶瓷 /镀镍层间发生了界面反应 ,但反应区在界面上不连续 ,机械结合仍为陶瓷与金属界面的主要结合方式。2 0 0 0 0 5 0 2　离子辅助轰击能量对类金刚石薄膜性能的影响——齐军 .材料工程 (月刊 ) ,2 0 0 0 (2 ) :3研究了利用 IBAD方法沉积类金刚石薄膜时 ,离子的辅助轰击能量对薄膜的微观结构、表面粗糙…     

等离子喷涂制备铪酸钇热障涂层及其性能的研究

采用大气等离子喷涂(APS)设备在高温合金(GH49)基体上制备了Y2Hf2O7热障涂层.采用金像显微镜对所制得涂层的截面进行观察,并对其孔隙率进行测量,测得结果为13.77％.采用对耦拉伸法对制得涂层的结合强度进行测试以检验涂层基本性能,所得结合强度为25.13MPa.为检验涂层抗热冲击性能,对涂层试样实施整体热冲击实验,经10次整体热冲击后表现为边缘处出现少量的剥落,其失效主要是在陶瓷层粒子与黏结层的界面处.陶瓷层与金属黏结层界面处因热膨胀系数差异导致的热应力和陶瓷层自身强度较低是涂层失效的主要原因.     

服役条件下方钴矿基热电元件的界面应力分析（英文）

热电器件中,界面可靠性是影响整体稳定和功率输出的关键因素。对于方钴矿(SKD)器件,热电臂和电极通过扩散阻挡层(DBL)连接。在高温下,DBL与SKD、电极之间会发生反应并生成复杂的界面结构,导致界面附近的热、电、力学性能发生变化。本研究根据实际界面结构建立了包含微观结构的有限元模型,并将其用于分析方钴矿基元件的界面应力状态。采用单层模型对DBL材料参数进行了筛选,发现热膨胀系数(CTE)和弹性模量(E)对第一主应力有显著影响。采用包含界面微结构的多层模型定量模拟了不同老化温度、时间下元件内部的应力分布,结果表明在SKD/Zr和SKD/Nb中,CoSb_2反应层最为薄弱,随着老化时间的延长,反应层的厚度增加,界面应力变大。同时,元件的拉伸试验结果与计算结果吻合较好,验证了模型的准确性与可行性。本研究为提升SKD/DBL元件的结构稳定性提供了指导,同时也为精确模拟多层结构中的应力状态提供了研究思路。