SiC纤维表面CVD SiC涂层对其单丝强度的影响

采用化学气相沉积(CVD, Chemical Vapor Deposition)工艺在KD-I型SiC纤维表面制备了SiC涂层,选择2h、4h、6h和8h四个时间点研究了沉积时间对纤维性能的影响.结果表明:具有CVD SiC涂层的SiC纤维较无涂层的纤维来说强度有所下降;在所研究的沉积时间范围内,随着沉积时间的增加,涂层的厚度有所增加,涂层由不连续的岛状转变为连续层状,纤维的单丝强度出现了先升后降的趋势.     

反应法制备SiC涂层组成与结构

采用反应法在C/SiC复合材料表面制备SiC致密涂层,利用XRD分析涂层的组分及晶体结构,利用扫描电镜及金相显微镜观察涂层的断口及表面形貌,并对涂层形成过程进行了分析。结果显示:涂层主要由SiC及少量的游离Si组成,致密不开裂的SiC涂层与C/SiC复合坯体之间有很好的梯度过渡结构;相反,涂层与坯体之间如果没有形成过渡层,涂层会因热残余应力过大而开裂;反应法制备不开裂SiC涂层与CVDSiC涂层有很好的热匹配性,同时在其表面制备的CVDSiC涂层无点缺陷。     

氧化硅涂层和硅对碳化硅纤维与铝相容性的影响

本文采用真空蒸镀和离子镀法,在日本NICALON碳化硅纤维上进行纯铝、铝—1％硅合金单层镀和氧化硅-纯铝双层镀,制成SiC/Al、SiC/Al-Si和SiC/SiO_2/Al复合体,将这些复合体分别在真空中进行热处理,然后用浸蚀剂除去镀层,把萃取出的纤维试样放在室温下进行拉伸试验,根据纤维强度的变化,评价硅和氧化硅涂层对碳化硅纤维与铝相容性的影响。实验证明,当用SiO_2或Al—1％Si合金作纤维涂层时,在680℃或720℃真空热处理后,纤维拉伸强度的下降均有所减缓。     

碳化硅纤维的表面分析

应有X—射线光电子能谱(XPS)、俄歇电子能谱(AES)等电子能谱和热重分析(TG)、X—射线衍射(XRD)等物理方法,考察了由聚碳硅烷法制备的连续SiC纤维的表面性质,比较了不同的预处理条件对纤维表面组成、结构和性质的影响。结果表明,SiC纤维表面涂层可经500℃热处理或丙酮浸渍脱除;其体相结构为超细的β—SiC微晶结构,其表面存在硅氧化合物层,可能为α—SiO_2结构。在空气中500℃焙烧时,随着焙烧时间增长,表面氧化硅层增厚,同时表面游离碳含量减小。SiC纤维表面层硅氧化合物对酸较稳定,但易溶于热的浓碱。     

炉温对化学气相沉积SiC涂层组成及显微结构的影响

采用SEM、EDX、XRD测试手段对沉积炉壁产物进行了分析,结果表明:低温区沉积的SiC涂层全为β SiC;高温区SiC涂层中含有少量的游离态Si和α SiC;高温区SiC颗粒的形核和生长速率大于低温区;所以温度是影响化学气相沉积SiC涂层组成及显微结构的主要因素。     

Cf/SiC复合材料抗氧化涂层的制备及性能

在氧化性环境中,高于400℃时碳纤维开始氧化,限制了Cf SiC复合材料的应用。通过在Cf SiC复合材料表面制备抗氧化涂层体系,可以有效地保护碳纤维不被氧化。本实验制备了含CVD SiC粘接层、自愈合功能层和CVD SiC抗冲蚀层的三层涂层体系,并进行了氧化失重试验。氧化失重试验结果表明,仅有CVD SiC涂层的试样氧化失重率较大,不能有效地保护材料,而含有自愈合功能层的三层涂层体系的材料试样,在800℃～1200℃的氧化失重率非常小,1000℃下氧化288h的失重率仅为2.3%,弯曲强度仍保持为452.9MPa。同时实验发现,试样在氧化失重试验后,其CVD SiC涂层的表面形貌有明显改变,这主要是由SiC氧化形成SiO2薄膜所致,并且在1200℃下所生成的SiO2薄膜有表面收缩趋势,具有液相膜的部分特征。     

连续碳化硅纤维制备工艺的基础研究

针对先驱体转化法制备SiC纤维工艺中存在的一些实际问题进行了分析和研究。探讨了初始原料PDMS中杂质氧的来源;用丙酮对PCS进行沉淀分级研究,并在此基础上对PCS进行后处理;研究了PCS纤维不熔化工艺中升温制度对不熔化结果的影响;探讨了快速烧成方式的可行性。结果表明,PDMS中氧含量偏高主要是由于合成PDMS过程中发生了引入氧的副反应。随着沉淀分级的次数增加,PCS级分的纯度提高,可纺性明显改善。不熔化处理的升温速度不宜过快,否则会引起急剧放热和过度反应。快速烧成法可以实现SiC纤维的加张和连续化生产。     

聚碳硅烷纤维无机化过程中弯曲的形成及对SiC纤维性能的影响

先驱体转化法制备连续SiC纤维无机化过程中有明显的失重和收缩,造成了纤维弯曲,从而影响了纤维的单丝强度和束丝拉伸性能。根据聚碳硅烷(PCS)纤维的无机化过程,探讨了SiC纤维弯曲的种类和形成原因,通过力学分析研究了弯曲对SiC纤维性能的影响;根据弯曲形成原因,提出利用加张热交联和加张烧成的方法解决纤维的弯曲问题,从而提高SiC纤维的性能。     

PIP工艺制备的C/SiC复合材料的氧化行为

PIP工艺制备的C/SiC复合材料中SiC基体富碳,因此增强体和基体均容易氧化。碳纤维和无涂层保护C/SiC复合材料试样在400~1300℃的氧化速率随温度升高而加快,低温为反应控制,高温为扩散控制。CVD-SiC涂层保护C/SiC复合材料和由CVD-SiC层、自愈合层、CVD-SiC层三层涂层保护C/SiC复合材料在400~1300℃的氧化先随温度升高而加快,然后减慢。三层涂层在800~1300℃有非常好的保护效果。扫描电镜照片显示自愈合层的玻璃态物质进入涂层裂纹中,填充裂纹且阻挡氧的通过,从而有良好的抗氧化保护效果。     

界面改性对SiCp/Cu复合材料导热性能的影响

采用磁控溅射法结合结晶化热处理工艺在SiC颗粒表面成功制备了金属Mo涂层,分析Mo涂层的成分和形貌;采用热压烧结工艺制备SiCp/Cu复合材料,重点对比分析Mo界面阻挡层厚度对复合材料导热性能的影响。结果表明:磁控溅射法能够在SiC颗粒表面沉积得到Mo涂层,随溅射时间的延长,Mo涂层的厚度增加、粗糙度增大,且磁控溅射后SiC颗粒表面直接得到的Mo涂层为非晶态,结晶化热处理后,变为致密平整的晶态Mo涂层。磁控溅射时间对Mo涂层厚度和复合材料导热性能影响明显。随磁控溅射时间的增加,复合材料的热导率呈先增后减趋势。采用磁控溅射9h镀Mo改性并经过800℃结晶化热处理的SiC复合粉体在850℃下热压烧结制备的SiCp/Cu复合材料(VSiC=50%),其热导率达到了最高值274.056W/(m·K)。     

连续碳化硅纤维热交联工艺研究

采用热交联工艺改进传统的空气不熔化工艺,在尽可能少引入氧的情况下实现聚碳硅烷纤维的不熔化处理,降低连续SiC纤维中的氧含量。通过IR、元素分析、SEM、XRD等手段系统研究了热交联工艺条件对纤维氧含量、结构、性能的影响。     

热交联聚碳硅烷纤维分步烧成工艺

采用热交联工艺改进传统的空气不熔化工艺,在尽可能少引入氧的情况下实现聚碳硅烷纤维的不熔化处理。热交联处理后聚碳硅烷纤维在惰性气氛下进行分步烧成。通过元素分析、SEM、EDX、XRD等手段系统研究了分步烧成的工艺条件以及烧成后连续SiC纤维组成、微观结构及其性能。     

Dielectric constant predictions for energetic materials using quantum calculations

The dielectric constant (DC) is one of the key properties for detection of threat materials such as Improvised Explosive Devices (IEDs). In the present paper, the density functional theory (DFT) as well as ab-initio approaches are used to explore effective methods to predict dielectric constants of a series of 12 energetic materials (EMs) for which experimental data needed to experimentally determine the dielectric constant (refractive indices) are available. These include military grades energetic materials, nitro and peroxide compounds, and the widely used nitroglycerin. Ab-initio and DFT calculations are conducted. In order to calculate dielectric constant values of materials, potential DFT functional combined with basis sets are considered for testing. Accuracy of the calculations are compared to experimental data listed in the scientific literature, and time required for calculations are both evaluated and discussed. The best functional/basis set combinations among those tested are CAM-B3LYP and AUG-cc-pVDZm, which provide great results, with accuracy deviations below 5% when calculated results are compared to experimental data.     

全反射棱镜式激光陀螺应力检测技术研究

光学元件的装配应力和加工应力是制约高精度激光陀螺稳定工作的重要因素．考虑各向同性材料在应力作用下介电常量变化的情况,利用弹光效应和琼斯矩阵得到了复杂应力与穿过全反射棱镜的激光束偏振态改变之间的关系．通过实验,提出一种通过记录棱镜布儒斯特角反射光椭偏度配合光斑质量分析应力水平的筛选方法,对棱镜式激光陀螺装配过程中光学元件应力的早期筛查有突出作用,并设计专用工装以适应棱镜相关产品的应力检测需要．     

BST组分对介电可调性的影响

从钛酸锶钡（BST）相变行为出发,指出在外加电场的作用下,氧八面体中心的Ti4＋偏离在零场中氧八面体的位置,可使介电常数降低,并讨论了组分对介电性的影响。结果表明,在居里点以上50-100 K的范围内具有介电可调性,并且越接近居里点可调性越强。     

亚共析钢碳化物相的快速直接球化

依据作者关于钢中奥氏体晶粒尺寸影响相变产物中碳化物形态的观点， 本文分析研究了精轧过程中与碳化物球化有关的金属学问题； 指出在临界温度以下对过冷奥氏体实施精轧， 因铁素体“超量”析出而使奥氏体晶粒细化， 并随精轧形变量的增加， 在晶内诱发共析相变； 精轧后的钢继续在精轧温度短时停留， 可实现碳化物相的优良球化。     

用于SiC光学材料高效加工的电弧增强等离子体加工方法*

由于SiC光学材料具有高化学稳定性,使其在普通的等离子体加工中难以获得较高的加工效率。在等离子体加工实验中,我们发现提高等离子体的自身射频电压,可增强等离子体与SiC材料之间的电弧放电作用,而借助电弧的增强作用提高SiC材料的加工效率,因此本文提出了电弧增强等离子体加工方法。为研究电弧的形成原理,本文使用自制的探针分别测量了普通电感耦合等离子体和电弧增强等离子体的电压。并分别使用传统方法和电弧增强方法对S-SiC进行直线扫描加工实验,证明了电弧增强等离子加工方法在加工过程中具有更高的加工效率。     

C/SiC陶瓷基复合材料燃烧室壁厚设计与验证

C/SiC复合材料发动机具有重量轻、工作温度高等优势,已成为下一代高性能发动机的重要发展方向,其中C/SiC复合材料燃烧室的强度与壁厚设计是发动机设计的关键技术之一。本文以薄壳理论和第四强度理论为基础,以环向拉伸强度为基础数据,推导了C/SiC复合材料燃烧室壁厚计算公式,并对某型号发动机燃烧壁厚进行了计算。未验证计算结果准确性,利用复合材料燃烧室试件的爆破试验对计算结果进行了验证,并对根据计算结果研制的C/SiC复合材料燃烧室进行了热试车考核验证。本文提出的研究计算方法与结果对其他C/SiC复合材料燃烧室的壁厚设计具有指导意义。     

中碳钢碳化物相位的应变诱发快速球化

中碳钢中的片状共析碳化物,可在A_(c1)点之下较高的温度进行适量的变形即可在形变过程中实现球化;停止变形后继续在变形温度停留1～2小时,可使碳化物球通过奥斯瓦尔德熟化达到尺寸均匀化和粗化,同时使铁素体基体完成再结晶。