聚碳硅烷先驱体制备SiC基复合材料的性能研究

本文以聚碳硅烷(PCS)为先驱体,SiC晶须,SiC微粉或C纤维为增强剂,热解转化制得SiC/SiC或C/SiC复合材料,研究其制备工艺过程对材料的力学和热物理性能的影响。结果表明:PCS在1300℃下转化为β-SiC微晶并将未烧结的增强剂网络在一起形成SiC/SiC或C/SiC复合材料。该SiC基复合材料具有较好的常温和高温机械强度,优异的耐热疲劳和抗热震性能,在1300℃空气中具有良好的抗氧化性。     

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.     

复合材料专题-Si(Al)C纤维先驱体聚铝碳硅烷的合成*

采用低分子量固态聚碳硅烷(PCS)和乙酰丙酮铝([Al(acac)3])为原料,利用Si-H与[Al(acac)3]之间的交联反应合成适于多孔连续熔融纺丝的聚铝碳硅烷(PACS)。研究了反应条件对产物数均分子量、软化点和组成结构的影响及交联反应程度和可纺性之间的联系。结果表明,随着反应温度的升高和时间的延长,反应程度提高,残余乙酰丙酮基减少,Si-O-Al交联支化结构增多,分子量和软化点增大,可纺性随之下降。当[Al(acac)3]投料比为8wt%时,在370°C下反应4-6h,可得到软化点为206~221°C,Alwt%=0.68%,具有良好可纺性的PACS     

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。     

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。     

超声辅助喷射电沉积Ni镀层的表面形貌及硬度

试验以直接超声方式,在喷射电沉积装置的基础上加载超声设备,分别在20℃和50℃两种镀液温度下在A3钢基体上制备了加载超声和不加载超声Ni镀层,研究了超声波及温度对Ni镀层表面形貌和硬度的影响。试验结果分析表明：在20℃条件下,超声可避免镀层裂纹的产生,提高镀层的硬度;在50℃条件下,超声可细化镀层的组织,且可显著提高镀层硬度;超声波对喷射电沉积层组织和性能的影响机理主要在于超声空化引起的析氢减少、细晶强化和加工硬度。     

聚钛碳硅烷的新合成法及其研究

从聚硅烷(PS)与钛酸丁酯。(Ti(OBu)_4)出发,不采用任何反应促进剂直接合成了含钛碳化硅纤维的先驱体聚钛碳硅烷(PTC)。在这一反应中,PS 首先裂解成含Si—C 骨架与Si—H 键的低分子聚硅烷(LPS)。然后,由LPS 中的Si—H 键与Ti(OBu)_4的反应以及LPS 的Si—Si 骨架裂解转化为Si—C 骨架的反应制得了PTC.本文对这种新合成法所涉及的反应过程进行了研究,并比较了新旧两法得到的PTC—1与PTC—Ⅱ的结构异同,报告了以新法制得的PTC—Ⅱ为先驱体得到的含钛碳化硅纤维的优良性能。     

Si(Al)C纤维先驱体聚铝碳硅烷的合成

采用低分子量固态聚碳硅烷和乙酰丙酮铝为原料,利用Si-H与乙酰丙酮铝之间的交联反应合成适于熔融纺丝的聚铝碳硅烷。研究了反应条件对产物数均分子量、软化点和组成结构的影响及交联反应程度与可纺性之间的关系。实验结果表明:随着反应温度的升高和反应时间的延长,反应程度提高,残余乙酰丙酮基减少,Si-O-Al交联支化结构增多,分子量和软化点增大,可纺性随之下降。当乙酰丙酮铝投料比为8%时,在370℃下反应4~6 h,可得到软化点为206~221℃,Al wt%=0.68%,具有良好可纺性的聚铝碳硅烷。     

添加SiC微粉对硅树脂先驱体转化3D Cf/Si-O-C材料性能的影响

以三维碳纤维织物和廉价的硅树脂为原料,采用先驱体转化工艺制备3D G/Si-O-C材料,考察了浸渍液中添加SiC填料对材料微观结构、力学性能和抗氧化性能影响.结果表明:添加适量的SiC填料有助于减少基体孔隙,改善界面结合,从而提高材料的力学性能;而SiC含量过高时,容易在材料内部形成闭孔,从而导致材料力学性能下降.当SiC微粉含量为18.2%时,材料具有最好的力学性能,弯曲强度和断裂韧度分别为421.3MPa和13.0 MPa·m1/2;而材料的抗氧化性能随着SiC微粉含量的增加而增加,当SiC微粉含量为25.0%时,材料的弯曲强度保留率最高,达到了89.5%.     

多弧离子镀CrNx涂层的工艺与摩擦磨损性能

为了改善发动机活塞环的摩擦学性能和提高其使用寿命,采用多弧离子镀技术在活塞环表面制备了不同N2含量和弧电流的CrNx硬膜,采用X射线衍射技术、扫描电子显微镜、纳米硬度仪和发动机台架试验装置,分别测试了薄膜相结构、表面形貌、纳米硬度和抗高温摩擦磨损性能。研究结果表明：当N2质量分数为45%时,薄膜纳米硬度相对较高,CrNx薄膜中主要以CrN（220）相为主;随着弧电流的增加,薄膜的表面颗粒尺寸增加,当弧电流为60A时,薄膜纳米硬度相对较高。与Cr电镀层活塞环相比,CrNx涂层活塞环具有较强的抗高温粘着磨损性能。