电阻率可调的含钛碳化硅纤维的制备与性能研究

以Ｔｉ（ＯＢｕ）４与低分子量聚硅烷（ＬＰＳ）为原料合成不同含钛量的聚钛碳硅烷,经熔融纺丝、空气不熔化、高温烧结制备出力学性能良好、电阻率为１０３～１０Ω·ｃｍ的Ｓｉ—Ｔｉ—Ｃ—Ｏ纤维。通过ＩＲ、ＧＰＣ、ＶＰＯ、ＸＰＳ等分析手段系统研究了钛含量对纤维的制备、结构及其电性能的影响。     

Ｔｉ－Ｓｉ－Ｂ４ Ｃ－Ｃ 系的燃烧反应机理

针对Ｔｉ－Ｓｉ－Ｂ４Ｃ－Ｃ 反应体系ꎬ在进行热力学分析的基础上ꎬ采用燃烧合成法制备了复相陶瓷粉

体ꎬ采用ＸＲＤ、ＳＥＭ 对反应产物的物相和组织结构进行表征ꎬ探讨了燃烧反应机理ꎮ 研究结果表明ꎬ所制备复

相陶瓷由Ｔｉ３ＳｉＣ２、ＴｉＢ２、ＴｉＣ 三相组成ꎬ其质量分数分别为４４.２％、２７.９％、２７.９％ꎮ ＴｉＢ２相以棱角分明的颗粒形

态存在ꎬＴｉＣ 相以不规则的球形颗粒存在ꎬ两种颗粒弥散分布于具有典型层状结构Ｔｉ３ＳｉＣ２基体中ꎮ Ｔｉ－Ｓｉ－Ｂ４ＣＣ

体系反应机理可以概括为Ｔｉ 与Ｃ 的燃烧反应、Ｔｉ－Ｓｉ 熔体的形成、Ｂ 的还原与Ｔｉ３ ＳｉＣ２ 的合成、ＴｉＢ２ 的生成与

长大四个基本过程ꎮ

     

Si3N4—SiC纤维先驱体——低分子量聚硅氮烷的合成与分析

以ＭｅＳｉＣｌ２（式中Ｍｅ代表ＣＨ３）或共混合物与ＮＨ３反应制得低分子量聚硅氮烷，该产物是制备Ｓｉ３Ｎ４－ＳｉＣ纤维先驱体的基本原料。研究了不同配比的Ｍｅ２ＳｉＣｌ２／ＭｅＳｉＨＣｌ２混合物氨解反应所需的时间，氨解产物的物理性能、分子量及其分布，着重要分析了氨解产物的结构。     

聚碳硅烷纤维γ-ray辐射交联的研究

研究了聚碳硅烷（ＰＣＳ）纤维γ－ｒａｙ辐射交联的不熔化效果,利用ＩＲ、ＴＧ分析了交联机理,结果表明,ＰＣＳ纤维在空气、Ｎ２、Ｈｅ气氛下辐射１３．８ＭＧｙ时均已实现熔化,三者中以空气气氛下交联程度最高,Ｎ２、Ｈｅ气氛下辐照的ＰＣＳ纤维的氧含量较低,在Ｎ２、Ｈｅ气氛下,Ｓｉ－Ｈ及部分Ｓｉ－ＣＨ３辐照产生自由基交联,形成了Ｓｉ－ＣＨ２－Ｓｉ的桥联结构,而在空气气氛下,氧参与交联还形成了Ｓｉ－Ｏ－Ｓｉ的桥连结构。     

Si_3N_4－SiC纤维先驱体──低分子量聚硅氮烷的合成与分析

以Ｍｅ_２ＳｉＣｌ_２、ＭｅＳｉＨＣｌ_２（式中Ｍｅ代表ＣＨ_３）或其混合物与ＮＨ_３反应制得低分子量聚硅氮烷，该产物是制备Ｓｉ_３Ｎ_４－ＳｉＣ纤维先驱体的基本原料。研究了不同配比的Ｍｅ_２ＳｉＣｌ_２／ＭｅＳｉＨＣｌ_２混合物氨解反应所需的时间，氨解产物的物理性能、分子量及其分布，着重分析了氨解产物的结构。     

C／C复合材料防氧化复合涂层的制备及其性能

提出并制备一种Ｃ／Ｃ复合材料防氧化复合涂层,其基本结构为ＴｉＣ粘结层／ＳｉＣ氧阻挡层／ＺｒＯ２－ＭｏＳｉ２外涂层,研究了其制备工艺、组织结构、对各单一涂层的防氧化作用及效果进行了分析,并对其抗氧化性能进行了测试。通过比较四种成分组成的抗氧化陶瓷外层的抗氧化性能,结果表明：随着外涂层中ＭｏＳｉ２含量的增多,复合涂层的抗氧化性能增强,其中带有ＴｉＣ／ＳｉＣ／ＭｏＳｉ２涂层的Ｃ／Ｃ复合材料试样在１３００     

航天用新材料——CVD法SiC纤维及其复合材料

概述了近年来国风ＣＶＤ法ＳｉＣ纤维及其复合材料研制的进展以及在航天领域的初步应用情况。目前国产ＣＶＤ法ＳｉＣ纤维的综合性能达到国际同类产品的先进水平。这种纤维与树脂、金属铝等基体有良好的相容性，其复合材料具有较高的力学性能或电性能，在航天领域有着广阔的应用前景。     

碳化硅短切纤维电磁特性改进研究

通过表面化学镀镍并进行适当的热处理,可调节碳化硅纤维的电磁性能。研究了ＳｉＣ表面化学镀金属镍的工艺条件,在ＳｉＣ纤维表面制得较为均匀致密的金属镍镀层;研究了镀镍ＳｉＣ纤维在热处理过程中的结构组成变化,以及制备工艺条件对所制备的吸收剂的电磁参数的影响。     

采用机械合金化工艺制备SiC质点弥散分布的Ti—6Al—4V复合粉末

对连续纤维增强和颗粒增强金属基复合材料的优缺点进行了评述。为制备ＳｉＣ质点弥散分布的Ｔｉ－６Ａｌ－４Ｖ复合粉末采用了机械合金化工艺技术。用ＸＲＤ和ＳＥＭ研究了机械合金化过程中粉末形貌、粒度和晶体结构的变化。     

CVD SiC纤维的组分与强度

采用射频ＣＶＤ法制备出连续ＳｉＣ（Ｗ）纤维，利用ＸＰＳ分析手段研究了纤维的元素组成及形态与强度的关系，结果表明，纤维中的杂质特别是自由Ｓｉ的存在对纤维抗拉强度有很大影响。     

富碳的含钛碳化硅纤维先驱体的合成

以聚硅烷（PS）、聚氯乙烯（PVC）和钛酸四丁酯[Ti(OBu)4]合成含碳量不同的聚钛碳硅烷（PIC）先驱体，运用IR、GPS、VPO、TG等分析手段系统地研究了富碳PTC先驱体的合成及其组成结构，讨论了加入PCV含量不同对PTC合成及其结构、性能的影响。经熔融纺丝、不熔化处理、高温烧成制备出具有较好工艺性能和电阻率为10^0Ω.cm－10^3Ω.cm的富碳含钛碳化硅纤维（Si－Ti－C－O纤维）。     

热压烧结Ti_2AlN金属陶瓷材料的物相及显微结构

以TiN,Ti和Al粉末为原料,按1∶1∶1.03的配比,经机械球磨混合后,采用热压烧结的方法制备Ti_2AlN块体陶瓷材料。采用X射线衍射(XRD)、场发射扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)等手段,分析烧结产物的相组成和微观结构特征。研究表明:在烧结温度为1300℃、保温2.5 h下,可获得物相比较单一的Ti_2AlN陶瓷材料,所得Ti_2AlN为六方晶系层片状结构,组织呈现出各向异性,晶体中存在孪晶;烧结产物中残存少量的纳米级TiN颗粒。     

非硅氧化物的滤出及其机理探讨

 采用B核磁共振仪,激光拉曼光谱仪,隧道扫描显微镜及各种化学分析等方法,较系统地研究了沥滤温度、时间和酸液浓度对拉制的钠硼硅玻璃纤维纯度的影响。结果表明,高钝超细SiO_2,纤维可以用酸沥滤法获得;揭示了纤维中非硅氧化物沥出的规律;并初步探讨了沥滤机理,认为沥滤过程主要是B~(3+)和N~+与H~+发生交换扩散的过程。     

钛蜂窝体制备及压缩性能研究

采用融熔沉积快速成形法制备钛金属蜂窝结构材料,对粉浆制备、钛金属蜂窝结构蜡坯固化、脱蜡等工艺以及所制备的钛蜂窝体的压缩性能进行了研究.结果表明,采用融熔沉积快速成形可以制备钛金属蜂窝结构,工艺简单、尺寸可控,钛蜂窝结构的相对密度在9%～12.6%范围内,屈服强度和弹性模量的增加不大;相对密度超过12.6%后,屈服强度显著增加,但弹性模量增加的幅度不大.通过改变蜂窝体正六边形的边长或改变蜂窝体的壁厚均达到相同的相对密度条件下,蜂窝体的压缩强度差别不大,但对蜂窝体的弹性模量却有显著影响.     

纤维表面状态对C/C-SiC复合材料微观组织和相成分的影响

为了研究纤维表面状态对C/C-SiC复合材料微观组织和相成分的影响,将T300碳纤维在氮气氛围中进行不同温度的热处理后,采用液硅熔渗法制备了C/C-SiC复合材料。采用光电子能谱(XPS)对纤维表面成分进行了分析。结果表明:未处理纤维表面具有较高的氧含量,随着热处理温度的升高,纤维表面氧含量逐渐降低,导致纤维表面含氧官能团数目减少。扫描电镜(SEM)观察发现:未处理纤维增强的C/C预制体,孔隙尺寸较大且孔隙率低;而经1 500℃热处理纤维增强的预制体,孔隙尺寸较小但孔隙率高。随后对C/C预制体进行液硅熔渗处理,并对熔渗反应过程分析发现:由未处理纤维增强的预制体,液硅熔渗反应主要受溶解-沉淀和界面限制的扩散反应过程控制,获得的C/C-SiC复合材料中SiC基体相分布规则且含量较低,同时含有较高的残留Si;而经1 500℃热处理纤维增强的预制体,熔渗反应则主要受溶解-沉淀过程控制,获得的C/C-SiC复合材料中SiC基体含量多且分布较均匀,残留Si含量较少。     

Ti/Al/Ti_(46)Zr_(26)Cu_(17)Ni_(11)非晶层状复合材料界面相组成

利用DSC对真空甩带法制得的Ti_(46)Zr_(26)Cu_(17)Ni_(11)非晶薄带进行热分析,据此选择在693 K(T_g),753 K(T_g~T_(x1)),813 K(T_(x1))下对非晶合金进行不同时间真空热处理,分析非晶晶化行为,并以Ti_(46)Zr_(26)Cu_(17)Ni_(11)非晶合金、TA2和纯Al为原材料,利用Gleeble-3500热模拟试验机在873 K/10 MPa/8 h下制备层状复合材料,采用SEM、TEM、显微硬度计并结合热力学和元素扩散理论对界面层相组成、析出次序和性能进行研究。结果表明:Ti_(46)Zr_(26)Cu_(17)Ni_(11)非晶玻璃转变温度T_g=720 K,初始晶化温度T_(x1)=788 K;非晶晶化首先生成亚稳相I相,随后进一步析出三元或四元Laves相和Ti Ni相;热压后,纯Al和非晶晶化层间界面由薄层Al_3Ni和晶粒细小结构均匀的Al3(Ti0.6Zr0.4)层组成,界面平直无缺陷,总厚度与纯Ti、纯Al间界面层厚度比约为6.5∶1;Al_3(Ti_(0.6)Zr_(0.4))和Al_3Ti硬度相近,分别为(564.20±10.46)HV和(579.83±15.26)HV,但Al_3(Ti_(0.6)Zr_(0.4))层塑性更好。     

航空Ti600合金与其梯度功能修复涂层的腐蚀特性对比分析

为修复损伤的 Ti600合金结构件,开发新型耐蚀涂层,应用 Nd:YAG 激光在 Ti600表面制备了钛基梯度功能涂层材料(Functional Gradient Materials,FGM),并测试其耐腐蚀性能.结果表明,Ti600基体和 FGM 耐蚀性均较好;在微观上均呈现局部腐蚀的特性,表面呈腐蚀微坑形貌;极化电位较低;自腐蚀电流小,在30~90 nA/cm2之间.FGM 耐蚀性能较 Ti600得到提高,腐蚀电流为 Ti600的72%     

反应火焰喷涂Ti-Ni-C系陶瓷／金属复合涂层

以钛粉、镍粉和碳的前驱体(蔗糖)为原料通过前驱体碳化复合技术制备了Ti-Ni-C系反应喷涂复合粉末,并通过普通氧乙炔火焰喷涂技术成功制备了以TiC为增强相的陶瓷/金属复合涂层.采用XRD和SEM对喷涂粉末和涂层的相组成和显微组织结构进行了分析.研究结果表明:采用前驱体碳化复合技术制备的Ti-Ni-C系复合喷涂粉末有非常紧密的结构;可有效的解决反应喷涂过程中原料粉末分离的问题;喷涂所得到的陶瓷/金属复合涂层具有典型的热喷涂组织特征,其由原位合成的纳米级TiC颗粒分布于金属基体内部形成的复合强化片层组织和TiC和Ti2O3共生聚集片层交替叠加而成;涂层基体以Ni和Ni3Ti形式存在.     

细旦粘胶基碳纤维及原丝结构的研究

对细旦与常规两种粘胶原丝进行了碳化试验，所制得的碳纤维强度细旦原丝的比常规原丝的高出34．9％。对两种原丝的形态结构及超分子结构也进行了研究。光学及扫描电子显微镜观察结果表明，细旦原丝比常规原丝截面圆整、表面光洁；广角X射线衍射分析的结果表明，两者结晶结构相同，细旦原丝结晶度高于常规原丝；小角X散射结果显示，细旦原丝10nm以上孔径的孔洞体积分数比较常规原丝低。     

陶瓷隔热瓦轻量化制备

针对航天器减重的需求,开展了陶瓷隔热瓦轻量化制备研究。一方面不改变隔热瓦的组分和基本工艺参数,仅改变致密化程度得到较低密度(0.25～0.30 g/cm~3)的隔热瓦,研究其微观结构、热导率、力学性能和高温隔热效果随密度的变化规律;另一方面,改变隔热瓦的烧结温度或引入短纤维,分析参数改变对隔热瓦热导率和力学性能的影响。结果表明:密度减小会降低隔热瓦的室温热导率,同时力学性能及高温隔热效果也会下降;提高烧结温度是提高低密度隔热瓦力学性能的有效途径,不同长、短纤维比例对热导率和力学性能无明显影响。