基于核应用下碳化硅陶瓷及其复合材料的连接研究进展

SiC陶瓷及其复合材料凭借其自身固有的核辐射下的稳定性而有望成为新一代核裂变以及未来核聚变反应堆中重要的结构材料.能否满足核应用环境下各种苛刻条件而实现完美连接是其能够得到最终应用的关键.本文综述了目前国际上基于核应用上SiC陶瓷及其复合材料的几种连接工艺的发展情况.     

SiC纤维及其增强SiCf/SiC复合材料的研究进展

SiC_f/SiC复合材料的低密度、耐高温、抗环境腐蚀及抗氧化等突出性能,使其在航天及空天飞行器的热端部件、热防护结构、发动机热端部件及核工业等领域取得了重大应用,是新一代最佳的高温结构材料。SiC纤维作为增强相,自身抗拉强度高、抗蠕变性能好、兼具耐高温、抗氧化等优点,且与陶瓷基体有着优异的相容性,可使陶瓷复合材料克服脆性,具有韧性,极大地推动了陶瓷复合材料的应用。文章以碳化硅纤维研发技术的三个重要发展阶段为例,详细阐述了碳化硅纤维的制备方法及性能特点,同时对碳化硅纤维增强陶瓷基复合材料的不同制备工艺进行了介绍,并分析了该复合材料当前国内外的应用现状,文章简述了SiC_f/SiC复合材料的发展及推广前景。     

硅树脂高温转化陶瓷结合层连接陶瓷材料

由硅树脂作为先驱体,在高温(800～1400℃)转化陶瓷结合层对石墨、SiC陶瓷及3D(dimension)-Cf(carbon fiber)／SiC复合材料进行了连接实验,着重探讨了硅树脂固化裂解过程、裂解温度、保温时问及升温速率对连接性能的影响。研究表明;硅树脂的交联固化主要是通过消耗Si-OH来完成。对于石墨、SiC的连接,1200℃是较佳的处理温度,而对于Cf／SiC则最佳的处理温度为1400℃。随着保温时间由1h延长到5h,SiC陶瓷连接强度得到提高,但对复合材料的连接不利。低升温速率(2℃／min)时的连接强度比10℃/min时的高很多。     

用有机聚合物连接碳化硅陶瓷及陶瓷基复合材料

用陶瓷先驱体有机聚合物连接陶瓷及陶瓷基复合材料是一种成本低廉、工艺新颖、可满足特殊高温条件下连接件要求的新型连接技术。介绍了近年来采用先驱体有机聚合物连接SiC及其复合材料的研究现状，重点对影响连接强度的因素进行分析，并提出相应的改进措施。由于该技术具有连接温度较低、连接过程简单、接头热应力小，连接件的热稳定性高等特点，因此它是陶瓷及其复合材料最有前途的连接方法之一。     

Ti3SiC2陶瓷粉末的制备

新型层状陶瓷材料Ti3SiC2集金属和陶瓷的优良性能于一身,如良好的导电导热性、耐氧化、耐热震、高弹性模量、高断裂韧性等,在高温结构陶瓷、电刷和电极材料、可加工陶瓷材料、自润滑材料等领域有着广泛的应用前景。本文综合介绍了Ti3SiC2粉末制备的研究进展。此外,作者以Ti／Si／C／Al元素粉为原料,采用无压烧结的方法制备出纯度较高的Ti3SiC2陶瓷粉末,为Ti3SiC2基复合材料的发展开辟了一条新途径。     

高温热结构复合材料的连接技术

综述了高温热结构复合材料之间的连接技术.主要包括C/C复合材料之间采用热压炭素、反应生成SiC的连接;C/SiC复合材料的液相硅渗透连接;SiC基复合材料的钎焊连接;SiC/SiC复合材料与钨板的扩散连接等.并简介了高温热结构复合材料连接在航天及核工业上的应用.     

界面层对陶瓷基复合材料性能的影响

纤维增强SiC陶瓷基复合材料由纤维、界面层和SiC基体组成。界面层可以传递载荷和偏转裂纹,同时防止纤维受到材料制备和使用过程中的化学侵蚀,对于调节SiC陶瓷基复合材料的各项性能具有非常重要的作用。本文在叙述界面层功能的基础上,讨论了界面层对陶瓷基复合材料的力学、耐高温及抗氧化性能的影响,并分析了研究中存在的问题,指出了未来研究的方向和重点。     

Ti3SiC2/4SiC复相陶瓷的高温力学性能研究

为了进一步了解Ti3SiC2/nSiC复合材料优良的综合性能,特别是其高温力学性能,本文以热等静压原位合成技术制备的Ti3SiC2/4SiC复相陶瓷为试验材料,对其高温拉伸和高温弯曲行为进行研究。结果表明:Ti3SiC2/4SiC复相陶瓷的高温抗拉强度比室温抗拉强度高;Ti3SiC2/4SiC复相陶瓷的高温抗弯强度在900℃出现一极大值,1000℃后具有好的高温塑性。     

Ti3SiC2陶瓷粉末的制备

新型层状陶瓷材料Ti3SiC2集金属和陶瓷的优良性能于一身,如低密度、高熔点、良好的导电导热性、高弹性模量、高断裂韧性、耐氧化、耐热震、易加工且有良好的自润滑性。在高温结构陶瓷、电刷和电极材料、可加工陶瓷材料、自润滑材料等领域有着广泛的应用前景。本文综合介绍了Ti3SiC2粉求制备的研究进展。最近,作者以Ti／Si／C／Al元素粉为原料,采用无压烧结的方法制备出纯度较高的Ti3SiC2陶瓷粉末。为Ti3SiC2基复合材料的发展开辟了一条新途径。     

SiC反射镜镜坯制备工艺的综述与探讨

本文从SiC和C／SiC复合材料的制备工艺出发,综述了各种制备SiC及C／SiC复合材料反射镜镜坯工艺的机理、优缺点和国内外研究现状。并对SiC及C,SiC复合材料用作反射镜镜坯提出了一些建议。     

SiC含量对C/C-SiC复合材料弯曲强度及抗氧化性能的影响

选用聚碳硅烷（PCS）为前驱体，对密度分别为1．34g／cm^3，1．52g／cm^3和1．62g／cm^3的针刺炭布C／C材料进行液相致密化处理，制得密度达1．75g／cm^3的C／C-SiC复合材料，并与密度为1．85g／cm^3的同结构高密度C／C材料的弯曲强度和抗氧化性能进行了对比分析。结果表明：密度为1．34g／cm^3的C／C材料经过PCS致密化处理，在保持高密度C／C材料的弯曲强度同时，显著提高了材料的抗氧化性能。     

纸制备SiC/Si层状陶瓷复合材料的微观结构和性能

本文以纸为原料,通过叠层设计、低温碳化和高温渗硅制备了具有层状结构特征的SiC/Si陶瓷复合材料。并采用XRD、SEM和三点弯曲等分析测试手段对其相组成、微观结构和力学性能进行了分析。结果表明:纸碳化后为非晶形的碳;渗硅后试样的相组成为β-SiC相、自由Si相和残C相。叠层纸碳化后的微观结构为含有大量扁长空洞的碳骨架,渗硅后得到的SiC陶瓷复合材料具有明显的层状结构特征。三点弯曲实验表明,SiC/Si陶瓷复合材料的强度高达290MPa,达到了常规反应烧结SiC陶瓷的强度水平;且其断裂方式为非灾难性断裂,分析认为这与材料的层状结构形貌有关。     

RBSiC陶瓷的表面改性

为了改善RB SiC陶瓷反射率较低的情况,利用RF磁控溅射法在RB SiC基底表面涂覆一层结构致密的PVD SiC涂层.采用XRD表征了PVD SiC涂层的晶化程度.利用AFM和表面轮廓仪观察了RB SiC基底和PVD SiC涂层抛光后的表面形貌和表面粗糙度,并在可见光和红外波段测量了反射率.结果表明,当采用PVD SiC涂层对RB SiC基底表面改性后,抛光后其表面缺陷明显减少,表面粗糙度Ra为0.809nm,反射率提高约为2%,最高可达99.2%,改性效果明显.PVD SiC涂层有望在可见光和红外波段获得实际应用.     

制造金属基复合材料用炭纤维的表面涂覆处理

介绍了以SiC为涂覆材料进行炭纤维表面处理所遇到的各种问题及解决方法,以及炭／铝复合材料的特点。     

使用过程中碳化硅匣钵显微结构的变化

利用扫描电子显微镜对某窑具厂制造的SiC质匣钵进行了显微结构分析，并通过与德国的SiC质匣钵比较。得出了匣钵开裂的原因是SiC颗粒被氧化变小，针状莫来石长大、粗化，玻璃相增多。由此提出了延缓开裂的办法。     

连续碳化硅纤维性能研究

本文对ＳｉＣ纤维的室温性能、耐高温氧化性能、耐化学腐蚀性能和与金属铝的复合性能进行了研究，并与日本Ｎｉｃａｌｏｎ纤维进行了对比。     

铁矿渣矿化剂对硅微粉结合的SiC窑具材料晶相结构和性能的影响

在硅微粉结合的SiC窑具材料中添加不同含量的铁矿渣，铁矿渣中的Fe2O3在高温下形成一定数量的液相，能使硅微粉析出的α-方石英转变为稳定的α-磷石英，提高窑具材料的热稳定性和强度，延长使用寿命。主要探讨不同含量的铁矿渣对窑具材料析晶组成的影响，采用XBD法和SEM法确定各试的晶相结构和显微结构。实验结果表明，确定0．4wt％铁矿渣为最佳加入量，其对应的α-SiC含量为85．6wt％，g-鳞石英量为14．4wt％，抗折强度：25．06MPa，10次抗折强度保持率为85．26％，气孔率为18．51％，吸水率为0．89％。     

SiC多孔陶瓷预成形坯的制备

本文采用真空烧结方法制备SiC多孔陶瓷预成形坯,研究了不同助烧结剂Al2O3-Y2O3、Si、Co和高岭土以及造孔剂羧甲基纤维素(CMC)含量对SiC多孔陶瓷预成形坯气孔率和形貌的影响。结果表明,多元助烧剂Al2O3-Y2O3有利于降低烧结温度和形成液相烧结,并有利于提高SiC多孔陶瓷的孔结构稳定性;羧甲基纤维素含量对烧结预成形坯气孔率和体积密度的影响较大,随着造孔剂CMC含量的增加,SiC多孔陶瓷的气孔率也相应地增加,其体积密度相应减少。     

抛光砖污泥焙烧发泡的机理研究

通过模拟焙烧研究了抛光砖污泥在高温焙烧时发泡的机理。实验结果表明,焙烧抛光砖污泥出现发泡是由于污泥中的SiC发生氧化反应,产生气体排出。而抛光磨头里的MgO、MgCl2加剧了SiC的氧化反应;另外,所含SiC越细,抛光砖烧结后的玻璃相越多,越容易促进SiC在较低的温度下发生氧化反应,使抛光砖污泥焙烧时更容易发泡。     

隔焰辊道窑碳化硅板的研究

本文主要对隔焰辊道窑碳化硅板的配方选择、热震损伤、抗氧化性能和结构形状进行探讨.