不同粒径碳化硅粉体的复合烧结与表征

以氮化硅为烧结助剂,聚乙烯吡咯烷酮（PVP）为黏结剂,通过重结晶烧结法制备了纯碳化硅（SiC）陶瓷。采用X射线衍射、扫描电子显微镜和阿基米德定律对产物的结构、形貌和相对密度进行了表征,主要研究了SiC细粉的质量分数对SiC晶粒形貌的影响。结果表明,SiC细粉质量分数的变化对烧结样品的晶粒尺寸与形貌及其相对密度有较大影响。细粉质量分数由0%增加至60%,SiC晶粒的形貌由等轴状晶粒过渡为六方片状晶粒,晶粒尺寸非线性增加,样品的相对密度则呈先增加后降低的趋势,当细粉的质量分数为40%时,SiC陶瓷的相对密度最高。因SiC高温（2 000 ℃以上）蒸发与凝聚的烧结作用,当SiC细粉的质量分数为60%时,重结晶普遍发生,且SiC粗粉晶粒尺寸急剧增大,形成六方片状。     

碳化硅加入量对水泥窑用耐碱浇注料性能的影响

以废瓷粉、广西白泥、碳化硅、硅微粉为主要原料,铝酸钙水泥为结合剂,加适量水配置成耐碱浇注料。通过调整碳化硅的加入量,研究碳化硅对耐碱浇注料性能影响,以及浇注料的耐碱侵蚀机理。结果表明:随碳化硅加入量的增加,试样体积密度、耐压强度和抗折强度呈先增加后降低的趋势,试样表面氧化成一层致密的氧化膜,阻止了碱蒸汽的侵蚀,当碳化硅添加6%~8%,试样的耐碱等级达到一级,耐碱侵蚀能力明显增加。     

电泳沉积时间和热处理对碳纳米管增强C/SiC复合材料力学性能的影响

采用电泳沉积法结合化学气相渗透技术制备碳纳米管二次增韧的连续碳纤维增韧碳化硅(CNTs-C/SiC)复合材料。通过改变热解碳(PyC)界面上电泳沉积CNTs的时间,控制C/SiC复合材料中CNTs的含量,通过测试拉伸强度和断裂功,研究了CNTs含量及热处理对复合材料力学性能的影响。结果表明:在C/SiC复合材料PyC界面层上电沉积CNTs,能够大幅提高材料的拉伸强度和韧性。电沉积CNTs时间为5、8和10min时,CNTs-C/SiC复合材料的拉伸强度和断裂功分别提高了10.7%、39.3%、45.2%和31.1%、35.9%、46.5%。对未电沉积、电沉积8和10min的CNTs-C/SiC复合材料进行1 800℃热处理,发现材料的拉伸强度分别提高了64.4%、39.4%和49.5%。     

常压烧结碳化硅陶瓷的表面裂纹对其力学性能的影响

以常压烧结碳化硅陶瓷材料(SSiC陶瓷)为研究对象,开展陶瓷表面裂纹及其对力学性能影响的研究。结果表明,当裂纹尺寸小于40μm时,SSiC陶瓷的弯曲强度迅速降低55%;裂纹尺寸约50μm以后,弯曲强度的下降趋于平缓。通过曲线拟合及实验验证得到了弯曲强度对不同裂纹尺寸的关系式。通过对裂纹方向的研究,建立了裂纹方向对材料弯曲强度产生影响的模型。     

碳化硅陶瓷材料的制备工艺和应用研究进展

碳化硅陶瓷材料由于具有轻质高强、导热性能好、膨胀系数低、硬度高、抗氧化等优异的性能,被广泛用作高温结构部件。本文围绕碳化硅材料在光学反射镜材料的应用,对碳化硅材料的制备工艺和应用方面的进展作简要综述。     

催化剂浓度对6H-SiC晶片Si面化学机械抛光性能的影响

目的提高6H-SiC晶片Si面化学机械抛光(CMP)的材料去除率(MRR),改善其抛光表面质量。方法使用含有不同Cu~(2+)浓度和甘氨酸形成的配合物作为催化剂、H2O2作为氧化剂的抛光液,对6H-SiC晶片Si面进行CMP。使用精密天平称量SiC晶片抛光前后的质量,计算其MRR。使用AFM观测Si C晶圆表面,测其表面粗糙度(Ra)。使用Zeta电位仪测量在不同Cu~(2+)浓度下纳米氧化硅磨粒的Zeta电势和粒径分布。使用摩擦磨损试验机测量不同Cu~(2+)浓度时Si C晶圆的摩擦系数。对比不同压力和转速在CMP中对Si C的MRR和Ra的影响。结果随着Cu~(2+)浓度的增大,MRR先增大后减小,在Cu~(2+)体积浓度为300μmol/L时,MRR有最大值,为82 nm/h,此时,Ra为0.156 nm;相比之下,不加入Cu~(2+)-甘氨酸配合物的MRR为62 nm/h,Ra为0.280 nm。同时,随着Cu~(2+)浓度的增大,一方面,溶液中磨粒的Zeta电势绝对值不断减小,但高于不加入Cu~(2+)-甘氨酸配合物时的Zeta电势绝对值;另一方面,其平均粒径逐渐增大,但低于不加入Cu~(2+)-甘氨酸配合物时的平均粒径(104.0nm)。另外,随着Cu~(2+)浓度的增大,Si C晶圆的摩擦系数先增大后减小,在300μmol/L时达到最大,为0.6137。最后,随着压力的增大,MRR不断增加,但压力过大,使得Ra增大。随着抛光盘转速的增大,MRR先增大后减小,Ra无明显变化,在120 r/min时,MRR有最大值,为96 nm/h,Ra为0.161nm。结论 Cu~(2+)-甘氨酸配合物作为催化剂能够加快Si C化学机械抛光中的化学氧化速率,从而提高MRR,并且能够提高抛光液分散稳定性,改善Si C晶圆表面质量。另外,增大抛光压力可以增强机械磨削作用,提高MRR,但压力过大,会损伤晶片表面。抛光盘转速的增大也可以提高MRR,但其过大则会使抛光液外溅,降低化学作用,导致MRR降低。     

合成铸铁熔炼过程中增碳剂与碳化硅的最佳配伍

合成铸铁熔炼,增碳剂与碳化硅除了调整碳量,并在铁液中生成大量弥散分布的非均质结晶核心,特别是碳化硅的成核效果和伴生功能,强化铁液的孕育预处理,对改善基本组织和石墨形态提高铸件综合性能,具有重要意义。     

新一代功率半导体将迎来战略机遇期

功率半导体的作用是转换直流与交流、通过变压等方式高效控制电力,用于充电装置和马达。如今,这种半导体已配备于家电、汽车、工业机械、铁路车辆、输配电装置、光伏和风电系统等,掌握着节能的关键。用来提高功率半导体能源利用效率的是使用新材料的新一代产品。其中有望成为主流的是使用碳化硅的产品。     

碳化硅高温预热技术在锻造加热炉上的应用

介绍了碳化硅高温预热技术在锻造加热炉上的应用实践,分析了碳化硅高温换热器的特点及使用优势,在室式加热炉上推广应用有利于提高节能减排的效果。     

大破口失水事故工况下碳化硅惰性氧化模型研究

与传统Zr包壳相比，SiC复合包壳具有更好的辐照稳定性、高温机械性能和抗氧化能力，可有效缓解事故进程，增加事故应对时间。在大破口失水事故工况下，SiC复合包壳会与低压高温水蒸气发生惰性氧化反应而持续损耗。SiC材料的惰性氧化反应分为两个过程：SiC抛物线型氧化过程和SiC表面氧化产生的SiO₂的线性挥发过程。本文应用修正的Deal-Grove模型和传热/传质类比法研究SiC的抛物线型氧化速率和SiO₂的线性挥发速率，并基于纯水蒸气环境下SiC氧化实验数据和SiO₂线性挥发实验数据，获得了SiC抛物线型氧化速率常数模型和SiO₂线性挥发速率常数模型。理论模型分析结果显示，在大破口失水事故后低压高温纯水蒸气氧化条件下，SiC材料的氧化速率常数较Zr合金低约2~3个数量级，导致SiC材料的损耗速率远低于传统Zr包壳的损耗速率。