富碳β-SiC的燃烧法合成及微波介电性能

以硅粉和炭黑为原料,利用燃烧合成法,在0.1MPa 的N_2气氛下合成了β-SiC粉体.对其进行拉曼光谱和SEM表征,结果表明:合成的SiC为含有C反位缺陷C_(si)和石墨态sp~2C的富C β-SiC固溶体.添加剂聚四氟乙烯(PTFE)含量为10%时合成的SiC粉体为等轴状团聚颗粒,粒径约为0.2μm,随着PTFE添加量的增加,SiC粉体颗粒的平均粒径增大.在8.2～12.4 GHz频率范围对所合成SiC的介电常数进行测试,发现15%PTFE时合成的SiC粉体具有较好的介电常数实部ε'、虚部ε"和介电损耗tanδ,对其微波损耗机理进行了讨论.     

低氮气压下燃烧合成Al掺杂β-SiC粉体的微波介电性能

以硅粉(Si)和炭黑(C)为原料、聚四氟乙烯(PTFE)为助燃剂、铝粉(Al)为掺杂源,在低压氮气气氛中通过燃烧合成的方法制备出Al掺杂β-SiC粉体.用XRD、SEM和EDS对其进行了表征,同时在频率8.2～12.4 GHz范围内对其进行介电常数的测试.结果表明未掺杂Al时生成富碳β-SiC粉体;当掺杂Al时并未生成AlN-SiC固溶体,而是Al原子进入到碳化硅晶格中占据硅的位置形成了Al/SiC固溶体,引起β-SiC晶格常数的逐渐增大.当Al掺杂含量为5 mol%时晶粒最小,同时出现了Al_2O_3杂质相,但是其介电常数实部和介电损耗达到最大值,同时对Al对β-SiC介电损耗的影响进行了讨论.     

热解温度对聚碳硅烷转化SiC陶瓷结构及介电性能的影响(英文)

采用真空高温裂解聚碳硅烷法制备β-SiC陶瓷粉末,并对热解产物进行TGA/DSC、XRD和拉曼光谱表征。通过矩形波导法测量β-SiC陶瓷粉末与石蜡复合材料在8.2~18GHz下的复介电常数来研究其介电性能。结果表明:复介电常数的实部与虚部均随着热解温度的升高而增大。高温下产生的石墨碳引起的电子松弛极化及电导损耗是复介电常数的实部与虚部增大的主要原因。     

PTFE添加剂对燃烧合成氮化硅的影响

发现了一种PTFE(聚四氟乙烯)催化剂,在其作用下,实现了在2 MPa的氮气压力下Si Nh4Cl混合粉末燃烧合成Si3N4.结果表明PTFE有效的促进了反应,产物表层的Si粉也实现了完全氮化,且合成产物中α-Si3N4的含量随着反应剂中PTFE含量的增加表现出规律性的变化.当PTFE的添加量为4%(质量分数,下同)时,可以制备出α相含量为77.7%的粒度均匀的等轴状Si3N4粉末;产物中心部位含有少量残余Si,但经过后续热处理,可以实现完全氮化.分析了产物中不同部位相组成和形貌产生差异的原因,并对PTFE作用下燃烧合成Si3N4的机制作了初步探讨.     

氮气催化燃烧合成纳米碳化硅粉体

以硅粉和炭黑为原料,在N2气氛中通过燃烧合成制备出纳米SiC粉体。利用XRD、SEM等手段研究了N2压力、球料比、研磨时间等因素对燃烧合成反应的影响。结果表明,球料比和研磨时间对物料的反应程度影响显著。在球料比≥12.5∶1、球磨时间≥4 h的条件下,原料粉体可实现完全燃烧,生成产物主要为β-SiC,平均颗粒尺寸小于100 nm。在实验基础上,结合热力学分析,研究指出SiC是在N2催化作用下通过Si-C燃烧合成得到的,反应历程为:Si粉首先与N2反应生成Si3N4,同时放出大量的热,随着反应温度的升高,先生成的Si3N4发生分解,释放出的游离Si与C反应生成SiC。     

Si/C/N纳米微波吸收剂的制备

采用化学气相沉积方法,在1200℃～1600℃温度范围内,于不同的NH3流量条件下,合成了Si/C/N纳米粉体,研究了粉体的制备工艺、成分、相组成与其微波介电性能之间的关系.结果表明：NH3流量增加,粉体中N含量升高,随着合成温度的提高,粉体的晶化程度增强,主要为β-SiC相.在SiC晶格中固溶有N原子,且N原子的固溶量随合成温度升高而减少.Si/C/N纳米粉体中SiC微晶含量,以及SiC微晶中固溶的N原子浓度对粉体的ε＇,ε（＂）和损耗因子tgδ（ε＂/ε＇）起着重要作用.N原子固溶所导致的极化驰豫损耗和漏导损耗是Si/C/N纳米粉体具有吸波性能的主要机理.     

合成条件对纳米SiC介电性能的影响

用蔗糖、SiO2、Al2O3溶胶，利用碳热还原法合成了碳化硅粉体。研究结果表明，在1450℃；有少量碳化硅合成。随着合成温度的提高，合成产物逐步由非晶态转化碳化硅：随着合成产物中碳化硅含量的升高，合成粉末的复介电常数增大。与合成的纯碳化硅相比，添加少量Al2O3溶胶后合成的碳化硅的复介电常数明显升高，其原因在于Al、O分别替代Si、C，导致SiC晶格中出现带电缺陷所致。在N2气氛中合成的碳化硅的复介电常数明显高于Ar气氛中合成的SiC的复介电常数，这是由于N原子固溶到SiC晶格中产生带电缺陷引起的。添加较多Al2O3溶胶后，合成产物的复介电常数的实部、虚部低于添加少量Al2O3溶胶时的合成产物的复介电常数的实部、虚部。分析认为，添加较多Al2O3溶胶后，合成产物中出现一定数量的Al2O3，它的复介电常数的实部、虚部均低于SiC的，从而导致合成产物的复介电常数降低。     

Nd掺杂K0.53Na0.47NbO3基无铅压电陶瓷的结构和性能

采用固相反应合成法制备稀土Nd掺杂0.942(Na0.53K0.47)NbO3-0.058LiNbO3(KNNLN)无铅压电陶瓷。采用XRD、红外和拉曼等方法对其结构进行表征,并测试其介电性能。结果表明:掺杂稀土Nd能够有效地固溶到KNNLN基体中;Nd掺杂通过Nb位替代而扰乱了Nb—O6键并使得其强度变弱,进而导致KNNLN样品的相结构变化。Nd掺杂量在1%~2%时,样品中出现了四方相和立方相共存区;随着Nd掺杂量的进一步增加,KNNLN的晶体结构发生从四方和斜方相共存向四方和立方相共存的连续变化;稀土Nd掺杂能够明显地提高样品的室温介电常数并在一定程度上降低KNNLN基陶瓷的室温介电损耗。2%Nd掺杂KNNLN压电陶瓷样品的压电系数d33和介电常数εr值分别约为128 pC/N和694。相比之下,未掺杂KNNLN压电陶瓷的d33和εr值分别约为87 pC/N和545。     

原始配方对燃烧合成Ybα-SiAlON相组成和微观形貌的影响

利用燃烧合成技术制备出单相柱状Ybα-SiAlON粉体,研究了原始配方对燃烧产物相组成和微观形貌的影响.结果表明适量添加α-Si3N4能够减少团聚,有利于N2渗透和Si粉氮化,并可获得Yb α-SiAlON柱状晶.利用α-SiAlON作稀释剂,适量添加NH4F也可获得形态发育良好的Yb α-SiAlON柱状晶.过量添加α-Si3N4和NH4F则会造成反应前期α-Si3N4过剩而部分转化为β-Si3N4,最终导致β-SiAlON的形成.     

闪速燃烧合成β-Si3N4

利用闪速燃烧合成技术,在0.2 MPa的氮气压力与1550℃的燃烧温度条件下,采用≤88 μm粒度的高纯Si细粉制备了细蜂窝状疏松块体Si3N4.X射线衍射分析表明,这种Si3N4主要为高温型β-Si3N4相,并含有一定量的Si2N2O相.热力学分析表明在0.1 MPa常氮气压下,可以闪速燃烧合成Si3N4;由于体系中有一定的氧分压,产物中有一定量的Si2N2O生成.通过实验和分析,认为闪速燃烧合成技术是燃烧合成Si3N4的理想的工艺技术.     

Al掺杂对Ti_3SiC_2陶瓷制备和性能的影响

采用热压烧结法制备了Al掺杂的Ti_3SiC_2陶瓷,通过X射线衍射仪、扫描电子显微镜、能谱仪、矢量网络分析仪等,分别对所制备的样品进行了表征和抗氧化性能、微波介电性能测试。结果表明:所制备的Al掺杂陶瓷具有相当高的Ti_3SiC_2质量分数,陶瓷晶粒呈现明显的层状特征。相比于未掺杂样品,通过Al掺杂途径,可显著提高Ti_3SiC_2陶瓷1200℃高温下的抗氧化性能,并使Ti_3SiC_2陶瓷的介电常数实部ε'和虚部ε"值大幅度增加,其在8.2~12.4 GHz频率范围的均值分别为60.8和6.28。     

稀土掺杂镍基铁氧体的制备和性能

在同等条件下,通过溶胶-凝胶法,制备了四种稀土离子掺杂的镍基复合铁氧体NiAyFe2-yO4(A为Ce,Nd,La或Y,y=0.1)。对粉末的结构和磁性能进行表征,结果表明:四种离子掺杂后,均能形成在室温条件下具有超顺磁性的镍基铁氧体粉末,Y3+掺杂可以形成纯净的镍基铁氧体。对粉末的电磁性能进行表征,结果表明:掺杂后,铁氧体的复介电常数实部ε’和虚部ε″在2～18 GHz增大,尤以La3+掺杂的效果最为明显;与未掺杂的样品相比,四种离子掺杂的样品复磁导率实部μ’和虚部μ″均减小,在2～18 GHz,四种样品的复磁导率实部μ’先急剧减小,后逐渐增大;掺杂离子的半径和掺杂量对电磁参数的改变起主要作用。     

聚四氟乙烯表面微摩擦学特性的改性

利用离子注入系统PSⅡ和MEVVA80—10型离子注入机,采用射频磁控溅射和等离子束注入沉积两种技术,制备Ag、Al2O3、PTFE和Al2O3／PTFE纳米复合薄膜。采用XRD、AFM／FFM和纳米探针测试方法,研究5种薄膜改性聚四氟乙烯（PTFE）表面微摩擦学特性的效果。结果表明：在相同磨损测试条件下,离子注入技术制备的Al2O3／PTFE纳米复合薄膜的损伤深度比其他样品的浅,样品的耐磨性至少增加4倍;铝离子注入Al2O3／PTFE纳米复合膜的化学成分主要是Al、F、C、O和N：除C2F4峰外,还存在AlF3、Al2O3和AlN峰,且Al2O3为y相,呈体心立方结构：薄膜硬度达到0．15、0．19和0．65OPa;弹性模量为0.9、1,5和2．2OPa。     

KNN-BT-BZ系无铅压电陶瓷的研究

采用传统电子陶瓷方法制备了(0.94-x)K0.49Na0.51NbO3-xBaTiO3-0.06BaZrO3(x=0～0.04mol,简称KNN-BT-BZ)体系无铅压电陶瓷,研究BaTiO3含量对该体系陶瓷的晶体结构与压电、介电性能的影响。结果表明:所研究组成范围内所有陶瓷样品均具有单一钙钛矿结构,随着BaTiO3含量x的增加,陶瓷的压电常数d33、平面机电耦合系数kp先增加后降低,机械品质因数Qm和介电常数εT33/ε0均增大,同时介电损耗tanδ减小。当x=0.03时,该组成陶瓷具有较好的压电性能:d33达322pC/N,kp为42%,Qm=193,εT33/ε0=423和tanδ=0.045。     

自润滑纤维织物复合材料摩擦学性能研究

目的研究MoS_2和石墨填充对自润滑纤维织物复合材料摩擦学性能的影响。方法采用玄武三号栓-盘式摩擦磨损实验机,研究了石墨和MoS_2填充PTFE/棉纤纤维织物在不同载荷条件下的摩擦磨损性能,并采用扫描电镜观察了纤维织物复合材料的磨损表面和微观结构。结果在较低载荷下,填充5%MoS_2可以更有效地降低PTFE/棉纤纤维织物复合材料的磨损率;在较高载荷下,填充10%石墨可以更有效地降低PTFE/棉纤纤维织物复合材料的磨损率。载荷为219.52 N时,5%MoS_2填充PTFE/棉纤纤维织物复合材料的磨损率由未填充的1.28×10~(-14) m~3/(N·m)降低到0.61×10~(-14) m~3/(N·m),降低了50%;10%石墨填充PTFE/棉纤纤维织物复合材料的磨损率由1.28×10~(-14) m~3/(N·m)降低到0.91×10~(-14) m~3/(N·m),降低了28%。结论石墨和MoS_2填充在摩擦过程中减轻了磨粒的嵌入和切削作用,阻碍了复合材料的磨损,提高了PTFE/棉纤纤维织物复合材料的耐磨性能。     

钙钛矿型锰氧化物La0.8Sr0.2MnO3的高频性能

采用溶胶-凝胶法制得La0.8Sr0.2MnO3氧化物多晶样品。通过XRD、SEM对样品的微观结构进行了分析,结果表明:所得样品为钙钛矿结构,样品的颗粒大小比较均匀,平均粒度约100nm。利用阻抗分析仪对样品的介电常数和磁导率的频谱(10MHz～1GHz和1MHz～1GHz)进行了研究。研究表明,在整个测试频率范围内,La0.8Sr0.2MnO3的介电常数实部和虚部随频率的升高而降低。La0.8Sr0.2MnO3的复磁导率的频谱谱线为典型的弛豫型谱线,磁导率实部在1MHz时为6.2,共振频率fr为50MHz,共振时虚部峰值为2.8;磁谱测试表明材料的弛豫损耗峰出现在频率f≤300MHz的频率范围内,在此频率区域引起损耗的机制主要是畴壁共振。     

离子取代镍基铁氧体的性能及吸波涂层优化设计

在同等实验条件下,以镍铁氧体为基体,通过溶胶-凝胶法,制备二元镍基复合铁氧体Ni0.5A0.5Fe2O4(A=Zn,Co,Mn,Cu)。用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、振动样品磁强计和矢量网络分析仪对粉末的结构及电磁性能进行表征并对其吸波性能进行优化设计。结果表明:4种离子取代后均能形成在室温条件下具有超顺磁性的纯净镍基铁氧体粉末。离子取代使铁氧体样品的复介电常数实部ε′增大,虚部ε″在2~6 GHz和13~18 GHz变小,在6~13 GHz增大。Zn2+、Mn2+、Cu2+3种离子取代样品与未进行离子取代的NiFe2O4相比,其复磁导率实部μ′变化不大,而Co2+离子取代样品的μ′整体要大于其他几种离子取代样品及未取代样品的μ′;在2~11 GHz进行Zn2+、Co2+、Mn2+3种离子取代样品的虚部μ″变大,且以Ni0.5Zn0.5Fe2O4的最大,Cu2+取代样品的虚部μ″与未取代样品的虚部μ″相比变化不大。利用传输线理论优化设计时发现,Co2+取代后的复合铁氧体没有匹配点,Zn2+取代后的复合铁氧体匹配效果最好,在最佳匹配厚度为5.63 mm时,其最小反射率峰值为-36.26 dB,小于-10 dB的频宽可达4.7 GHz。     

微波烧结制备碳化硅晶须的影响因素

将干燥后的硅溶胶-活性炭作为反应物,在不加入任何金属催化剂的情况下,利用微波加热碳热还原法合成碳化硅晶须,研究反应温度和时间及坩埚部位对产物的影响。结果表明:30 min时,温度由1300℃升高到1600℃,产物中物相β-SiC越来越多;1500℃条件下,合成产物在坩埚的上部和中部主要分别为分散的SiC晶须和团聚在一起的SiC晶须;坩埚底部的产物主要为表面光滑的SiO2颗粒。1600℃条件下,合成产物在坩埚的上部和中部主要分别为分散的SiC晶须和等轴状β-SiC颗粒,底部为晶须和颗粒的混合物。1500℃×30 min得到的SiC晶须产率和直晶率优于1600℃×30 min得到的SiC晶须产率和直晶率。     

掺Sr改性Bi0．5（Na0．8K0．2）0．5TiO3无铅压电陶瓷的微观结构和性能研究

采用传统的陶瓷工艺制备了Sr掺杂Bi0.5（Na0.8K0．2）0．5TiO3无铅压电陶瓷（化学式为[Bi0.5（Na0.8K0．2）0．5]1-xSrxTiO3，x=0～0．1），研究了Sr掺杂对陶瓷样品的微观结构、压电以及介电性能的影响。X射线衍射结果表明：当掺杂量较小时（x=0，0．02），样品为四方相；随着掺杂量的增加（x=0．04～0．1），样品逐渐转变为三方相。压电与介电性能测试结果表明：样品的压电常数西3和机电耦合系数kp开始时都随着X的增加而逐渐增大，并分别在x=0．06和x=0．04时达到最大值，其后随着X的增加都逐渐减小：样品的介电常数ε^T33／ε0则随X的增加而几乎线性增加。在x=0．06时，样品的d33=178pC／N，kp=31％，ε^T33／ε0=850。     

反烧结Si3N4复合陶瓷抗氧化性能研究

以TiSi2、SiC和Mo粉为原料通过反应烧结方法制备Si3N4基陶瓷,并测试其抗氧化性能.结果表明：Si3N4-TiN-SiC陶瓷的质量增量随着氧化时间的延长而增加,氧化质量增量随时间的变化基本服从抛物线规律,同时质量增量随着氧化温度的升高而增加.而Si3N4-TiN-MoSi2-SiC复合陶瓷质量增量在低温下随着时间延长而增加,在高温下质量增量随着时间延长而减少.XRD和SEM结果表明Si3N4-TiN-SiC陶瓷的氧化产物主要是TiO2、Si02和Si2N20,而Si3N4-TiN-MoSi2-SiC陶瓷则是Ti02、Si02、Si2N2O和Mo03.