LSI制备具有SiC涂层的石墨材料及其性能研究

以鳞片石墨、氮化硼粉、氧化钇粉、氧化铝粉作为掺杂粉末,掺杂粉末与硅粉的混合粉末作为硅源,采用液相渗硅工艺在石墨基体材料表面制备SiC涂层。研究硅源中掺杂粉末含量对渗硅后石墨样品性能与结构的影响。XRD与SEM分析表明,经过1600℃渗硅处理后,硅源中的Si渗透到基体内部与碳发生原位反应生成SiC涂层,SiC涂层表面粘附硅少。当掺杂粉末总质量分数为12%时,制备的SiC涂层具有良好的抗氧化效果,材料在1300℃空气中氧化6 h失重率仅为1.39%。     

SiC/Si-MoSi2抗氧化涂层的制备及性能研究

为了提高石墨材料的抗氧化性,在石墨表面制备SiC/Si-MoSi2抗氧化涂层。首先以Si粉为原料,采用液硅渗透法制备SiC内层;然后以Mo粉和Si粉为原料,配制成m(Mo)∶m(Si)分别为1∶5、1.5∶5、2∶5和2.5∶5的料浆,采用料浆烧结法制备Si-MoSi2外层。利用SEM和EDS分析SiC/Si-MoSi2涂层于1400℃氧化前后的结构及组成。结果表明,料浆的Mo粉和Si粉配比对涂层的抗氧化性能有很大影响,当m(Mo)∶m(Si)=2∶5时,涂层具有最佳的抗氧化性能,且表现出长时间的抗氧化能力。     

高品质硅钼电热元件的研制

目前常用的含硅电热元件有硅碳棒和硅钢棒两种。硅碳棒是以绿色碳化硅为基本原料制成的,最高使用温度为1350℃。它的电阻随使用时间和温度的变化而变化,使用过程中不能单只更换。硅钼棒是以二硅化钼为基本原料制成的。在高温氧化气氛下工作时,二硅化钼表面可形成一层     

颗粒级配对硅碳棒热端密度及性能的影响

采取相同的塑化剂配方和成型压力,研究了碳化硅颗粒级配(粗粉800～1600μm,中粉100μm,细粉1.2～14μm)对硅碳棒热端挤出密度以及电性能和抗氧化性的影响。结果表明:1)在硅碳棒热端塑性挤出工艺中,当粗、中粉之和与细粉(含塑化剂)的体积比为7:5时,坯体的挤出成型密度最高;2)在硅碳棒热端的挤出成型中,粗、细粉的粒径都对坯体密度有较大的影响,当粗粉为1.4mm占40%(体积分数,下同)和600μm占25%,中粉为100μm占10%,细粉为5μm占25%时,制得坯体的密度高达2.56g.cm-3;3)硅碳棒热端的电阻率与碳化硅颗粒烧结颈的多少和粗细有很大关系,合适的级配能使硅碳棒中的碳化硅颗粒基本烧成一体,减少其颗粒之间的界面,从而提高制品的导电性能和抗氧化性能。     

碳纤维增强碳复合材料高温抗氧化硅基陶瓷涂层的研究进展(英文)

碳纤维增强碳(carbon fiber reinforced carbon,C/C)复合材料抗氧化问题一直是国际材料界研究的热点。硅基陶瓷作为C/C复合材料抗氧化涂层,是目前研究最深入的涂层体系。综述了国内外近几年C/C复合材料高温抗氧化硅基陶瓷涂层的研究进展,总结了C/C复合材料高温抗氧化硅基陶瓷涂层的制备工艺和对已有工艺的改进方法,分析了硅基陶瓷涂层在高温空气中、燃烧环境中的氧化失效机理。结合硅基非氧化物陶瓷(SiC,Si3N4等)环境障碍涂层的发展,展望了C/C复合材料在复杂环境中抗氧化涂层的研究方向。     

纳米钛粉改性环氧煤焦沥青涂层在流动人工海水中防护性能的研究

本文对10%纳米钛粉改性的环氧煤焦沥青涂层在流动人工海水中进行了模拟实验,并应用电化学阻抗研究了涂层的电阻随冲刷时间的变化.研究结果表明含有质量分数为10%的纳米钛粉涂层在4种不同流速的实验中,涂层电阻在所测试期间都保持具有较好的防护性能.流速相同时,涂层电阻随冲刷时间的增加而减小.提高流速对涂层界面的传质与力学作用增强,从而使得涂层电阻随时间增加而减小的幅度增大.     

纯碳棒硅化的初步试验

从理论分析到实践证明,硅化炉内硅蒸气,在把碳硅化转变为碳化硅时,尚能保持原来碳的形状。这样,就有可能把纯碳棒转化为碳化硅棒。转化成的碳化硅棒一般电阻很小,宜于作电热元件硅碳棒的冷端部,其电阻达到并超过国际先进水平。     

硅粉对钛镍黄有机硅涂层热反射性能的影响

为探索制备低明度热反射颜料的方法,选取不同粒径的硅粉与钛镍黄(Ti Ni Y)混合,再将混合颜料按一定的比例与有机硅树脂混合,制得建筑节能涂料。考察了硅粉粒径及其与钛镍黄的配比对涂层颜色及热反射性能的影响,利用X射线衍射仪、扫描电镜、色差仪和紫外/可见光/近红外分光光度计表征了原料的相组成及形貌,以及涂层的Lab色空间值和太阳光反射率。随着硅粉粒径减小,纯硅粉涂层的明度和太阳光反射率均逐渐升高,而混合颜料涂层的明度和太阳光反射率反而降低;随着硅粉含量增加,涂层的明度持续降低,但太阳光反射率下降到一定程度后不再降低。由某市售白色隔热底层(厚1.00 mm)与Ti Ni Y–Si混合颜料涂层(厚0.05 mm)组成的双层结构涂层的近红外反射率由Ti Ni Y–Si混合颜料单层涂层(厚1.00 mm)的42.41%升高到47.93%。可见硅粉能在降低钛镍黄涂层明度的同时,使反射率保持在一个较高的水平,而采用双层热反射涂层结构既可获得低明度,又能维持一定的热反射能力。     

固体氧化物燃料电池金属连接极涂层材料YCo0.6Mn0.4O3的性能

通过丝网印刷法在SS410合金上涂覆YCo0.6Mn0.4O3抗氧化涂层材料,采用氧化增重法、SEM-EDX、四探针法分别对SS410合金及其涂覆抗氧化涂层后的高温氧化速率、微观形貌和面积比电阻进行了表征. 结果表明,通过丝网印刷法在合金表面涂覆连续致密的陶瓷涂层材料,YCo0.6Mn0.4O3涂层在循环氧化过程中与基底结合牢固,没有出现剥离脱落. 涂覆YCo0.6Mn0.4O3涂层后,在800℃下SS410合金的氧化速率降低1个数量级,在800℃氧化150 h合金的面积比电阻由未涂层的72 mW×cm2降到了16 mW×cm2,大幅度地提高了合金的高温抗氧化性能及电导性能.     

SiC改性涂层石墨基体表面抗氧化性能研究

以Si粉和碳粉为包埋粉,通过包埋法在石墨基体材料表面制备了SiC抗氧化涂层,但发现涂层疏松多孔、不连续,导致其氧化防护能力弱,为了提高石墨基体材料的高温抗氧化性,分别在包埋粉中掺杂Cr粉和W粉,对涂层进行改性。结果表明,经Cr粉改性后的涂层致密连续,表面平整,制备涂层后的试样在1650℃下进行2h氧化实验,未掺杂金属粉的试样氧化失重率为0.46%;经Cr粉改性后,试样的氧化失重率为0.08%,涂层抗氧化性得到显著提高。但经W粉改性后的试样,由于W粉的热膨胀系数较大,且改性过程是物理改性导致其氧化失重率达到1.34%。     

C/C复合材料SiC-Mo(Si,Al)_2涂层结构和抗氧化性能研究

采用高温原位反应法在C/C复合材料表面制备了SiC-Mo(Si, Al)_2防氧化复合涂层,用XRD、SEM测试表征了其物相组成和显微结构,对制备粉料中铝硅含量对涂层微观结构和抗氧化能力的影响进行了研究,分析了涂层失效原因。研究结果表明:添加Al粉使涂层制备过程粉料浸渗能力增强;Al、Si原子比为1∶10时所得到的复合涂层主要有Mo(Si, Al)_2、MoSi_2、SiC和游离Si等物相,具有较大的厚度和致密的结构,体现出良好的抗氧化性能。随着氧化的进行,SiO_2玻璃层出现的孔洞加速了涂层材料损耗,导致涂层中出现贯穿性裂纹,是涂层失效的主要原因。     

硅粉对硅溶胶结合Al_2O_3-SiC-C浇注料性能的影响

以特级矾土熟料(5~3、3~1 mm)、棕刚玉(≤1 mm)、SiC(≤1 mm)、球状沥青(1~0.5 mm)、电熔白刚玉(≤0.074 mm)、活性α-Al2O3微粉、SiO2微粉、硅粉(d50=20.81μm)为原料制备Al2O3-SiC-C浇注料,分别以质量分数为0、1%、2%、3%、4%、5%和6%的硅粉等量替代白刚玉粉,研究了硅粉对浇注料常温物理性能和抗氧化性能的影响,并采用Factsage、SEM和EPMA等手段对试样进行热力学分析和显微结构分析。结果表明:1)随着硅粉含量的增加,试样的显气孔率逐渐降低,体积密度先增大后减小,常温强度明显提高。2)硅粉可以提高浇注料的抗氧化性能,在硅粉加入量为4%(w)时,其抗氧化性能最好。3)抗氧化试验后,试样边缘部位原位反应生成的莫来石堵塞了气孔,使得试样边缘结构致密;试样过渡区域有少量的莫来石和SiO2生成,封闭了表面的气孔,进一步阻止了氧气的进入;试样中心区域有少量晶须状的SiC生成,填充在骨架结构中,起强化增韧的作用。     

铝碳质长水口用低铝抗氧化涂层的研制

为抑制铝碳质长水口使用过程中石墨的氧化,其表面会涂覆含 20%~30%Al₂O₃的抗氧化涂层,但切割丝钢等特种钢冶炼过程必须严格控制钢液中夹杂的 Al₂O₃的含量,因此需要制备低氧化铝含量的抗氧化涂层。本文通过调节涂料组成、加水量和水玻璃加入量制备了低铝抗氧化涂层,并利用扫描电镜分析了抗氧化实验后试样断口的显微结构。结果表明：以粘土粉、钾长石粉和硅砂为主要原料,添加 10%硼砂的涂料可在 800 ℃形成良好的釉层,此时涂料中 A12O3的含量可降至 12%,得到了低铝涂料;当加入占涂料质量 80%的水和 40%的水玻璃时,涂层具有最佳的涂覆性能和抗氧化性能,涂层和长水口基体结合致密,保护了长水口中的石墨不被氧化。     

专利信息

铝用电解槽侧部的涂层材料本发明的铝用电解槽侧部涂层材料，由碳化硅、碳、二氧化硅、三氧化二铝、氮化硅、硅、氧化钙、氧化铬组成，该涂层材料的抗腐蚀、抗氧化的效果显著，提高电解槽的使用寿命，防止侧部漏电，提高电流效率。一种高效节能快速沉积制备碳/碳复合材料的方法一种高效节能快速沉积制备碳/碳复合材料的方法，其特征在于：将碳纤维增强骨架置于一冷的外部环境中，利用碳纤维增强骨架自身电阻，在电流直接作用下使其发热，反应气体流过增强骨架。本发明沉积速度快，沉积密度高，节省能源，并且操作简单，设备投资小。人工晶体…     

C/C复合材料SiC-MoSi2-WSi2抗氧化涂层的制备及性能研究

为提高C/C复合材料的高温抗氧化性能,以聚碳硅烷(PCS)浸渍裂解法和Si,Mo,W粉浆料刷涂反应法在C/C复合材料表面制备SiC-MoSi2-WSi2复合涂层,借助X射线衍射仪、扫描电镜等分析手段,对涂层的微观形貌、组织结构及物相进行分析研究,优化涂层制备工艺,考察了涂层的高温抗氧化性能,分析了抗氧化机理.制备的SiC-MoSi2-WSi2复合涂层厚度200 μm左右,主要由SiC,MoSi2,WSi2构成.1500℃氧化试验结果表明复合涂层的静态氧化失重率较SiC单层涂层降低50％以上,较大地改善了C/C复合材料的抗氧化性能.     

B4C和Si组合抗氧化剂对低碳MgO-C砖抗氧化性能的影响

以电熔镁砂、鳞片石墨、炭黑为主要原料,热塑性酚醛树脂为结合剂,六次甲基四胺为固化剂,硅粉(w(Si)>80%,粒度<0.074mm)和碳化硼(d90=36.5μm)为组合抗氧化剂,混合均匀后,在200MPa下压制成36mm×36mm的低碳MgO-C试样,经200℃烘干24h后,分别在600℃、1000℃和1400℃保温2h进行氧化试验,通过脱碳层面积的比较,研究B4C和Si组合抗氧化剂对低碳MgO-C砖抗氧化性能的影响。结果表明:(1)硅粉加入量为3%时,在600℃和1000℃,碳化硼加入量为0.5%的试样的抗氧化性能较好;在1400℃时,试样的抗氧化性能随碳化硼加入量的增大而增强,即碳化硼加入量为0.7%的试样抗氧化性能最好。(2)碳化硼加入量为0.5%时,在600℃和1000℃,硅粉加入量为3%与5%的试样的抗氧化性能相差不大,均比硅粉加入量为1%的试样好;而在1400℃,试样的抗氧化性能随硅粉加入量的增大有明显改善,即硅粉加入量为5%的试样抗氧化性能最好。(3)综合在不同温度下的氧化试验结果,认为含0.5?C和3%Si组合抗氧化剂的低碳镁碳材料的抗氧化性能最好。     

碳保护下钼金属表面MoSi_2涂层的可控制备及表征

采用活性碳粉为气氛保护介质,以NaF为催化剂,通过改良包埋渗硅工艺在钼金属表面原位反应制备MoSi_2抗氧化涂层。利用扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDS)和X射线衍射仪(XRD)系统研究了热处理温度、热处理时间、催化剂含量和钼金属表面不同处理方式对涂层结构的影响,并分析了涂层制备机理。结果表明:采用碳保护下的改良包埋法在钼金属表面成功制备了MoSi_2涂层,涂层结构致密,且与基体之间的结合性良好。随着热处理温度的升高,涂层厚度急剧线性增加,涂层结构致密性明显提高,在1200℃得到的涂层质量最佳;随着热处理时间的延长,涂层厚度不断增加,当超过120 min后,涂层的厚度变化趋于平缓;增大钼金属表面粗糙度有利于涂层生长,可增加涂层厚度,但改变NaF用量对涂层结构和厚度的影响较小。     

PETG水性数码打印涂层的研究

以IPDI(异佛尔酮二异氰酸酯)、PCDL(聚碳酸酯二醇)和PHA(聚己二酸-己二醇酯二醇)等为主要原料,添加4-羟基丁基丙烯酸酯、硅粉、聚乙烯醇和氧化铝等助剂,制备了稳定的PETG(聚对苯二甲酸乙二醇酯-1,4-环己烷二甲醇酯)水性数码打印涂层。探讨了硅粉、聚乙烯醇和氧化铝添加量对吸墨速度、粘接力、色彩饱和度的影响。研究结果表明:增加硅粉的量可以加快打印颜料的吸墨速度,但是超过30%时,会降低打印材料与胶膜之间的粘结力;增加聚乙烯醇的量可以提高打印颜料的色彩饱和度,但是超过26%时导致涂层吸墨性变差,材料润墨;当铝凝胶浓度为60%,聚乙烯醇浓度为25%,硅粉浓度为15%时,打印材料与胶膜之间的粘结力达到最大值,涂层的色彩饱和度较佳,图案鲜艳,无润墨情况出现。     

电致发热多孔碳化硅陶瓷的绝缘涂层

以异丙醇铝{Al[OCH(CH3)2]3}为原料,用溶胶-凝胶法制备氧化铝(Al2O3)溶胶,然后再以碳化硅(SiC)多孔陶瓷为基体,用浸渍提拉法对陶瓷进行涂层,涂覆完成后进行热处理即可在陶瓷表面和孔隙内部形成致密的Al2O3涂层.当涂层后的陶瓷用作电加热元件时,就可以达到陶瓷和流体绝缘的目的.从扫描电镜照片可以看出:在陶瓷表面及其孔隙内部确实涂覆了Al2O3涂层.Al2O3具有高电阻系数、高介电常数,抗氧化、耐腐蚀性等优异性能,所以,涂层后陶瓷的电阻率明显增加,可以弥补电致发热过程可能引起危险性的缺陷.Al2O3的涂覆也很好地改善了陶瓷成分SiC的氧化问题.结果表明:涂层中Al2O3的质量分数(下同)为43.1%,二氧化硅(SiO2)为38.8%,硅(Si)为18.1%.Al2O3是涂层物质的主要成分,SiO2有两种来源,一是作为基体的多孔陶瓷在渗硅过程中的剩余硅在陶瓷冷却过程中氧化生成存留于陶瓷中;二是陶瓷中的剩余硅在涂层的热处理过程中再次氧化形成.所以SiO2的含量相对较高,其中的硅显然就是陶瓷中的残留硅.     

炭／炭硬化保温材料的表面涂层及抗氧化性能研究

研究了炭／炭硬化保温材料的两种表面涂层方法。对封孔后的低密度材料进行SEM分析,对硅粉涂层与炭界面进行EDS和XRD分析,然后,（360±10）℃气中进行氧化烧蚀试验。结果表明：封孔石墨颗粒大小对低密度炭／炭保温材料的封孔效果有很大的关系,TC-200涂层效果致密效果好;硅粉涂层与炭本体界面在1600℃后形成碳化硅致密层,对低密度材料起到很好的防护作用。