氮化铝陶瓷

讨论高导热陶瓷材料氮化铝的优异性能及其在微电路基板、微电子构装材料及其它方面的应用。对典型的高热导陶瓷AIN,Al_2O_3,BeO,SiC的性能进行了比较。     

A1N多层布线基板（W）

介绍了Ａ１Ｎ陶瓷的导热机理、Ａ１Ｎ－Ｗ共烧结技术及Ｗ／Ａ１Ｎ封接机理与应用。     

多孔氧化铝湿敏元件电特性机理的初步研究

本文阐述了多孔Al_2O_3薄膜湿敏元件的感湿机理及其电特性,提出Al_2O_3薄膜的感湿特性是以物理吸附为基础的,并基于这个模型,研究了表面导电机理和Al_2O_3的介电特性。通过理论计算得到了与实验结果相一致的C-RH、R-RH的关关系曲线,得到了元件感湿后电特性的变化是由于介电特性的变化引起的结论。在实验中,摸索到解决元件长期稳定性问题的工艺方法。     

C/Al2O3型多功能炭/陶复合材料研究

为满足喷管内型面耐烧蚀及背壁绝热的要求,以整体炭毡、炭纤维多维编织件等为预制体,先进行炭素沉积与石墨化,再用Al2O3型高温无机胶进行真空-压力浸渍、烧结,制得C/Al2O3功能型复合材料.对增强相炭纤维与陶瓷相Al2O3的界面结合强度、无机胶液配方改进、提高烧结温度以及用沥青浸渍HIP等方面进行了研究.所获得的复合材料外表面导热系数λ＝0.902W/(m.K)(800℃),内表面线烧蚀率为0.018mm/s,电镜照片显示C/Al2O3的界面结合良好.     

轻型刚性陶瓷填充材料性能表征及其空间环境效应试验研究

轻型刚性陶瓷因其稳定的介电常数和良好的耐压性能,已经作为填充材料应用于航天器器件中。文章对介质陶瓷材料的结构、组织形貌、力学性能和微波介电性能开展了系统研究,探讨了结构的各向异性对力学性能和电性能的影响。重点对介质陶瓷的空间环境效应开展研究,试验结果发现其具有低的真空出气总质损和可凝挥发物含量,以及一定的空间总剂量辐照耐受能力。陶瓷经历湿热处理后,结构强度出现了一定程度的下降,分析发现是由陶瓷内部含有的少量B_2O_3黏结剂吸水生成硼酸导致。     

彩电用磁芯的试制

利用初始导磁率ui=40的镁锌铁氧体材料试制彩电用φ4×6电感线圈磁芯,应用标准陶瓷工艺,在配方中加入少量的Co~(+2)离子及微量的Ca~(+2)离子,可使试制样品的品质因素Q提高20％左右。高温预烧可使材料的具有高饱和磁感应强度(Bs);将配方中Fe_2O_3,含过量的SiO_2、杂质Si~(+2)赶在晶界,减少晶格畸变;同时提高晶界电阻率p,进一步加强Co~(+2)离子对畴壁的钉扎作用,从而获得样品的高Q值。与此同时,由于高温预烧,材料收缩率减少,烧结温区变宽,可获得较高的合格率,便于大规模生产。样品出炉放置120小时后,其Q值可增加20％,究其原因,认为是Co~(+2)离子扩散充分,材料内部磁矩稳定的结果,使试制样品性能赶上了日本同类产品的水平。     

陶瓷粉末选择性激光烧结的后处理工艺分析

陶瓷粉末经选择性激光烧结后形成了零件的坯体，这种还体必须进行后处理以进一步提高其机械性能和热学性能。文中介绍了这种陶瓷坯体的后处理方法，分析了后处理工艺对最后陶瓷零件性能的影响，为正确地选择和使用后处理工艺提供了依据。     

石墨烯/陶瓷复合材料的研究进展

在陶瓷中引入第二相材料是改善陶瓷材料结构和性能的有效途径.纤维、晶须、颗粒等用于改善陶瓷,但难以满足陶瓷材料的应用要求.石墨烯具有大的比表面积和优异的机械、导电、导热等性能,是制备性能优异的陶瓷复合材料的理想填料.系统总结了石墨烯/陶瓷复合材料的研究成果,综述了石墨烯/陶瓷复合粉体的制备方法、成型工艺和致密烧结工艺技术...     

脉冲／变燃面法测定含铝推进剂的响应函数和微粒直径

介绍了在T形燃烧器中用脉冲/变燃面法测定含铝推进剂的响应函数和Al_2O_3微粒平均直径的试验方法和试验原理.并介绍了试验测试系统和试验结果.该试验可为固体火箭发动机燃烧不稳定性预估提供原始数据.     

烧结温度对C/C-ZrC-SiC复合材料性能的影响

以葡萄糖作为碳源,硅溶胶作为硅源,氧氯化锆作为锆源,采用水热共沉积-碳热还原法制备了C/C-ZrC-SiC复合材料,研究了材料的烧结温度对C/C-ZrC-SiC复合材料的微观形貌、力学性能和耐烧蚀性能的影响。结果表明,烧结温度对水热共沉积制备C/C-ZrC-SiC复合材料的性能影响显著。水热共沉积制备的C/C-ZrO_2-SiO_2陶瓷在1600℃下烧结,可获得C/C-ZrC-SiC复合材料,ZrC和SiC陶瓷相颗粒粒径约为500 nm,在基体中均匀分布。1600℃烧结的C/C-ZrC-SiC复合材料表现出最佳的力学性能和抗烧蚀性能,其最大弯曲强度为173.8 MPa,质量烧蚀率和线烧蚀率分别为1.28×10~(-4)g/(cm~2·s)和1.67μm/s。过高的烧结温度导致晶粒粗大、孔隙缺陷增多,使得复合材料力学性能恶化、抗烧蚀性能大幅降低。     

新型锆硅复相陶瓷先驱体的制备及性能

将四-二乙氨基锆(TDEAZ)和乙炔基苯胺封端的聚碳硅氮烷(PCSN)进行液相共混,制备含有Zr、Si元素的新型复相陶瓷先驱体(ZPCSN),并通过FT-IR对其结构进行表征,利用DSC与TGA分别探讨其固化行为及耐热性能;并通过XRD与EDS研究ZPCSN的陶瓷先驱体、耐高温陶瓷。陶瓷化性能结果表明,ZPCSN结构中含有C≡C键,在固化过程中交联形成致密的三维网状结构,赋予ZPCSN优异的耐热性能;在1 600℃氩气氛围中,ZPCSN裂解形成Zr C/Zr N/Si C/Si3N4多元复相陶瓷,保留率为67.92%,这表明ZPCSN具有优异的陶瓷化性能。     

高氯酸铵催化燃烧研究

介绍了煅烧Cr_2O_3,CuO,Fe_2O_3和8-羟基喹啉铜对高氯酸铵燃烧催化作用的研究,给出了催化剂/高氯酸铵体系的燃速-压强关系,讨论了催化剂表面性质与其催化燃烧作用的关系,提出了Cr_2O_3,CuO催化高氯酸铵燃烧的电子转移机理.     

新型氧化物——盐型中性渣系焊条的研制和应用

该文在研制铝被复钢专用焊条时,打破盐型熔渣中性焊条药皮组成的常规,采用由氧化物、盐等化合物组成,其渣系为CaO(MgO)-SiO_2(TiO_2)—Al_2O_3—CaF_2,属于中性渣.此类焊条各项性能良好,已进行批量生产.     

镁合金表面冷喷涂铝合金与铝基复合涂层组织和耐蚀性研究

为提高镁合金表面耐蚀性,用冷喷涂技术在ZM5镁合金表面制备AA5083铝合金涂层与AA5083/20vol.%Al_2O_3铝基复合涂层。采用光学显微镜、扫描电镜(SEM)和显微硬度测试仪等分析手段研究涂层形貌组织和性能,并结合电化学测试技术对涂层的抗腐蚀性能进行了评价。评价结果表明:冷喷涂铝合金涂层组织致密,铝基复合涂层中Al_2O_3与AA5083颗粒分布均匀;2种涂层显微硬度均大于ZM5镁合金基体且抗腐蚀性能优于ZM5镁合金,腐蚀电位相比镁合金基体有所提高,腐蚀电流相比镁合金基体降低一个数量级。利用冷喷涂技术制备的AA5083铝合金涂层与AA5083/20vol.%Al_2O_3铝基复合涂层,组织致密,涂层硬度较高,均可显著提高镁合金表面耐蚀性。     

日本的高技术陶瓷（续）

3 日本宇航工业中高技术陶瓷.宇航工业是科学技木和国民经济发展的巨大动力.目前,日本已用自己的运载火箭发射了航天器,并试图以自己的技术建立起自主的空间体系.日本宇宙开发委员会已拟订了1987—2010年的长期航天计划.空间开发的项目有H-2火箭及其改型、实验舱和空间站等.下面介绍日本高技术陶瓷在宇航工业中的应用.     

SiBCN陶瓷先驱体固化及陶瓷化行为分析

采用非等温DSC、TG等研究了SiBCN陶瓷先驱体-聚硅硼氮烷(PBSZ)的固化、陶瓷化行为,运用FTIR、XRD、SEM等手段表征了PBSZ先驱体在不同温度的裂解产物结构和微观形貌。通过Kissinger、Crane方程得到PBSZ先驱体的固化动力学参数:活化能Ea=243.27 kJ/mol,反应级数n=0.958。PBSZ先驱体的质量损失主要发生在500～800℃,聚合物中有机基团逐渐减少,基本完成无机化转变。XRD结果表明,在1500℃以下裂解得到的产物为表面致密的非晶态SiBCN结构,而在1800℃下裂解产物发生了晶化转变,得到的陶瓷产物包含Si C、Si_3N_4、BN(C)等相。     

8cm×8cm大面积硅太阳电池的研究

介绍8cm×8cm多孔卷包槽式电极背栅硅太阳电池的设计、研制过程及其最近的研制进展.在研究过程中,攻克了硅片打孔、正负电极共面、埋入式电机制造、背栅和介质背反射器等项关键技术;解决了密栅钛钯银电极光刻、背表面场真空制作和Ta_2O_5/Al_2O_3双层减反射膜等多项技术难题.测试表明,电池的各项性能参数都达到了2cm×2cm高效太阳电池的水平,是国内迄今为止面积最大、结构最新颖、可适用于柔性方阵的一种大面积高效硅太阳电池.     

碳纤维增强莫来石复合材料的制备与性能研究

为解决传统溶胶制备的碳纤维增强莫来石复合材料致密化效率低、制备周期长、性能不理想等缺陷,以碳纤维布叠层缝合预制件为增强体,以符合莫来石化学计量比的Al2O3-SiO2溶胶为原料,通过浸渍-干燥-热处理技术路线制备C/Mullite复合材料。研究了Al2O3-SiO2溶胶的烧结收缩与莫来石化行为,对复合材料工艺进行了初步优化,表征了氧乙炔焰烧蚀性能。所用Al2O3-SiO2溶胶的固含量30.7%,陶瓷产率18.3%,经1 300℃热处理后,莫来石化基本完成,且表现出明显的烧结收缩。形成了能避免碳纤维布分层开裂的复合工艺路线。获得了四点弯曲强度和断裂韧性分别为210.6 MPa,11.2 MPa·m1/2的C/Mullite复合材料。在氧乙炔焰烧蚀中,莫来石基体分解生成Al2O3和SiO2,在热流和机械冲刷作用下,大量SiO2流失,复合材料的质量烧蚀率和线烧蚀率分别为0.049g/s,0.12mm/s。     

先进发动机低泄漏、长寿命密封

汽轮机中气路间隙的密封使用金属纤维为基体的密封装置。压气机纤维金属摩擦环,是由杂乱排列的 Hastelloy X 合金纤细纤维烧结在一起的。纤维状金属密封件具有可研磨性、耐腐蚀性、泄漏控制和耐高温性。这种密封件用独特的成型、钎焊制造工艺加工成垫圈,再用机械加工的方法加工成型。陶瓷密封件由钎焊在一个基体上的沿金属纤维低膨胀率的物体制成,在它上面涂了一层具有磨损裕度的氧化锆热阻层。这个元件含有减小残余应力的陶瓷涂层,涂层具有良好的绝缘性能和工程性能。深层的工艺过程必须仔细加以控制。刷式密封为防止气体沿传动轴的轴向泄漏提供了一种有效的密封方法。陶瓷刷式密封件和密封试验装置正在研究中。     

SiO_2添加剂对防热透波一体化复相陶瓷结构及性能的影响

为研究能满足高马赫数飞行条件下的防热、承载、透波等要求的防热透波一体化材料,文章采用SiO_2作为添加剂,添加到多孔Si_3N_4复相陶瓷中,通过调控SiO_2的含量(质量占比),研究添加后材料的气孔率、孔径分布、物相组成、显微结构、力学性能及透波性能。结果表明,多孔Si_3N_4复相陶瓷的气孔率随着SiO_2含量的提高而降低,抗弯强度随着SiO_2的含量提高而上升,透波性能随着SiO_2含量的提高先上升后略微下降,说明SiO_2的添加,既促进了Si_3N_4的烧结,又在一定程度上提高了其介电性能。添加7.5 wt%的SiO_2到多孔BN/Si_3N_4复相陶瓷中可以获得较理想的防热透波综合性能。