液态聚碳硅烷先驱体制备陶瓷基复合材料的工艺适应性研究

陶瓷先驱体是先驱体浸渍裂解工艺(PIP)制备陶瓷基复合材料的关键,先驱体工艺性能对复合材料制备工艺和材料性能有着决定性的影响。以一种新型液态聚碳硅烷先驱体(VHPCS)为研究对象,利用红外光谱分析差示扫描量热分析、热重分析、X-射线衍射分析等分析手段对VHPCS及其裂解产物的热稳定性进行表征。从PIP工艺角度出发,对VHPCS固化行为和裂解行为进行分析。结果表明,VHPCS中含有活性的Si-H和Si-CH=CH2基团,可在165℃开始固化反应。VHPCS在1000℃的N2气氛下的陶瓷产率为60%,其裂解产物在1000~1300℃内晶相稳定,是比较理想的陶瓷先驱体。     

首周期裂解方式对先驱体转化制备C_f／SiC复合材料性能的影响

以聚碳硅烷(PCS)为陶瓷先驱体,采用PIP工艺制备3D-B Cf/SiC复合材料,研究了首周期采用不同裂解方式对基体及材料性能的影响.研究结果表明,首周期采用真空裂解或加压(5MPa)裂解,先驱体的陶瓷产率不同,加压裂解的陶瓷产率最高,达到67.2%.裂解方式对产物的晶体结构没有明显的影响;首周期采用真空裂解制得的Cf/SiC复合材料性能最优,室温弯曲强度和断裂韧性达到404MPa和20.2MPa·m1/2,分别比采用加压裂解所得材料的性能提高40.7%和42.3%.     

PIP 法制备SiBN 纤维增强氮化物陶瓷基复合材料Ⅰ———纤维和先驱体性能分析

利用先驱体聚合物浸渍-裂解(PIP)技术制备SiBN纤维增强氮化物陶瓷基复合材料,对SiBN纤维、聚硅硼氮烷有机先驱体裂解以及SiBN纤维增强氮化物陶瓷基复合材料性能进行了分析。研究表明:聚硅硼氮烷先驱体在氨气气氛下裂解得到的陶瓷产物碳含量较低,其裂解产物介电常数在3.0左右,介电损耗小于0.01;SiBN纤维中C和O元素含量均较高,碳的存在对材料介电性能影响明显;制备的氮化物陶瓷基复合材料弯曲强度为88.52 MPa,弹性模量为20.03 GPa。     

低电阻率Si—C—O纤维制备

采用将聚二甲基硅烷与聚氯乙烯共裂解合成制备了Si－C－O纤维先驱体聚合物，并对其进行了表征。表明反应体系中聚氯乙烯含量较高时，生成的先驱体聚合物既有聚碳硅烷的结构特征，又具有－CH＝CH－共轭结构特征的－（SiCH3H-CH2)n（CH＝CH）m－共聚物。先驱体聚合物经熔融纺丝及NO2不熔化处理，高温烧成制得低电阻率Si－C－O（电阻率小于10^0Ω.cm），而通过聚碳硅烷制得的SiC纤维电阻率为10^6Ω.cm。结果表明能够从聚二甲基硅烷与聚氯乙烯共裂解出发制备低电阻率Si－C－O纤维。     

有序多孔磁性碳化硅陶瓷的制备

采用聚二甲基硅烷(PDMS)和二茂铁合成了聚铁碳硅烷(PFCS).以有序氧化硅凝胶小球为模板、PFCS作先驱体,经过先驱体的渗入、不熔化、陶瓷转化和除去模板,制得氮气吸附法(BET)比表面积为703.46 m2/g的有序多孔含铁碳化硅SiC(Fe) 性陶瓷.     

注射成形工艺结合先驱体转化法制备碳化硅陶瓷

选择一种石蜡基多聚物粘结剂体系,在固含量为52vol%及最佳注射参数下,注射出良好的碳化硅陶瓷复杂件坯体,以二步法溶剂脱脂和热脱脂为脱脂工艺,得到的热脱脂坯通过聚碳硅烷先驱体溶液在真空下浸渍,并在1200℃氮气氛下裂解,使生坯密度提高到1.75g/cm3以上,再将烧结坯体于2100℃,Ar气氛下,保温1h进行固相烧结,得到的碳化硅陶瓷复杂件密度为3.11g/cm3,致密度为97%.     

聚碳硅烷裂解中的氧影响分析

以不同纯度的氮气为保护性气氛，采用差热法和红外光谱法研究微量氧对聚碳硅烷裂解的影响，并讨论了在有微量氧的气氛下，不同裂解条件对陶瓷产率的影响。结果表明，氧可以与聚碳硅烷起氧化反应，形成含氧基团，使裂解产物增重。合理地控制气氛流量、升温速率、试样量等裂解工艺条件，可有效地抑制氧对聚碳硅烷裂解的影响。当升温速率为30℃／min、氮气流量为80mL／min时，气氛中微量氧的氧化程度降至最低，试样的陶瓷产率接近于实际值。     

高熔点聚碳硅烷的合成及其裂解机理的研究

对高熔点聚碳硅烷的合成反应条件进行了较为详细的研究,并通过改变化学反应的温度、压力和反应时间制备出了熔点高达３８０℃、数均分子量Ｍｎ〉３００、陶瓷收率率７９％（质量分数）以上的陶瓷先驱体聚合物。该先驱体溶解性能好,并具有良好的防丝性能。文中还利用ＩＲ、ＴＧ－ＤＴＡ等手段对该先驱体的热解机理进行了初步探讨。』     

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）。     

先驱体转化法制备改性SiC吸收剂研究

在聚碳硅烷先驱体中掺混Ｎｉ、Ｃｏ等纳米金属微粉,在Ｎ２气氛中裂解至１０００℃,得到改性碳化硅吸收剂,通过ＴＧ、ＩＲ等分析手段,研究了该裂解反应的过程,分析了裂解及热处理产物的相组成,讨论了原料中纳米金属含量、裂解（热处理）条件等地吸收剂的微波电磁参数的影响。     

二乙烯基苯/聚碳硅烷的配比与交联研究

以二乙烯基苯(DVB)为交联剂，通过改变其与先驱体聚碳硅烷(PCS)的配比，研究了PCS体系的交联性质。结果表明：DVB在该体系中具有交联剂和溶剂双重作用，降低DVB的配比，可以提高陶瓷产率，DVB的配比以0．4为宜；为减少体系中的DVB，添加了PCS的良性溶剂四氢呋喃，使陶瓷产率达到了76％。结构研究还发现，该体系交联反应主要以DVB自交联形式进行，DVB与PCS之间的硅氢化反应不明显。     

不同分子量固态与液态聚碳硅烷的黏度特性

采用GPC、流变仪等分析手段对不同分子量的固态PCS和液态PCS的黏度进行表征.分析了PCS分子量、软化点及黏度特性之间的关系.此外还用热重法对固态和液态PCS陶瓷产率进行表征.结果表明,LPCS在室温黏度较低,陶瓷产率较高(77％),而固态PCS熔体在＞200℃具有较低黏度(500 mPa·s),因此LPCS更适于用作PIP法制备陶瓷基复合材料浸渍前驱体.     

不同配比的二乙烯基苯/聚碳硅烷热交联对SiC陶瓷显微结构的影响

研究了不同配比的二乙烯基苯(DVB)／聚碳硅烷(PCS)热交联对陶瓷显微结构的影响。通过加热的方法调节体系粘度，满足了降低DVB配比条件下的交联工艺要求。结果表明：交联中适当地降低DVB配比，可增加交联产物的致密化程度，从而增加SiC陶瓷的致密化程度，有利于陶瓷显微结构的改善。     

高Cr铸造镍基高温合金K4648与陶瓷型芯的界面反应研究

采用金相显微镜、扫描电镜及能谱、电子探针和X射线衍射对高Cr铸造镍基高温合金K4648等轴晶和定向凝固铸件的合金/陶瓷型芯界面反应进行了系统研究,获得反应时间与反应量关系的界面反应动力学曲线、不同反应时间的反应界面形貌及产物的种类。结果表明:高Cr铸造镍基高温合金K4648与铝基型芯不易发生反应,而与硅基陶瓷型芯发生剧烈的界面反应,反应产生金属瘤状凸起物,造成铸件内腔破坏。此外,白色的硅基型芯内部变成黑色,黑色反应区内含有一定量的Cr,Al,Ti元素。在反应的中、后期型芯黑色反应区内还存在着灰色区,该区的Cr,Al,Ti含量远高于黑色反应区。高Cr铸造镍基高温合金K4648合金与硅基陶瓷型芯反应分为:(1)富Cr,Al,Ti熔体向型芯内的渗入阶段;(2)富Cr,Al,Ti熔体与陶瓷型芯SiO2基体的反应;(3)富Cr,Al,Ti的熔体与型芯中Zr-SiO4颗粒反应三个阶段。反应过程中型芯存在局部液化现象。K4648合金/硅基陶瓷型界面反应产物主要为层状或树枝状Al2O3,块状Cr3Si金属间化合物、ZrO2,富Cr,Zr,Al,Ti的复合氧化物、共晶形态的富Cr,Si,Al,Ti的复合氧化物、块状或树枝状的富Ti,Al,Zr,Cr复合氧化物。反应产物中的Cr,Al,Ti元素来自合金熔体而Zr,Si,O来自陶瓷型芯。     

先驱体法制备SiC陶瓷纤维过程中聚碳硅烷纤维的交联方式

先驱体交联处理是SiC陶瓷纤维制备过程中的主要步骤。为了更好地促进交联技术的发展，本文详细综述了先驱体法制备了SiC陶瓷纤维过程中聚碳硅烷纤维的交联方式，比较了各种交联方式的优缺点，指出了各种交联方式的适用范围，为交联方式的选择提供一些参考。     

填充型吸波体阻燃外壳材料的研究

针对现有吸波材料外壳阻燃性能的不足,提出以玻璃纤维为主的新型复合外壳材料,并与聚丙烯空心板制备的方体的反射损耗进行对比。研究结果表明:在保证阻燃性的情况下,在低频下使用此类复合材料整体吸波性能较聚丙烯空心板材料提升了大约5~10 dB,在高频区有所下降,下降约10 dB,具有一定的应用价值。     

Ba2Ti9O20/PTFE复合材料的组织及力学性能

采用类似于粉末冶金工艺制备了Ba2Ti9O20/PTFE高频基片复合材料，通过DSC研究PTFE的结晶行为，SEM及三点弯曲法分析了组织结构特征及力学性能。结果表明。Ba2Ti9O20的加入提高了PTFE的结晶温度，其粒子均匀分散在PTFE树脂基体中，随其含量的增加，复合材料的抗弯强度，弹性模量单调升高，当其含量达到30％，（体积分数）时两项性能均达到峰值，分别为16．4MPa,4.6GPa。     

Ceramic ChemCam Calibration Targets on Mars Science Laboratory

The ChemCam instrument on the Mars Science Laboratory rover Curiosity will use laser-induced breakdown spectroscopy (LIBS) to analyze major and minor element chemistry from sub-millimeter spot sizes, at ranges of ～1.5–7?m. To interpret the emission spectra obtained, ten calibration standards will be carried on the rover deck. Graphite, Ti?metal, and four glasses of igneous composition provide primary, homogeneous calibration targets for the laser. Four granular ceramic targets have been added to provide compositions closer to soils and sedimentary materials like those expected at the Gale Crater field site on Mars. Components used in making these ceramics include basalt, evaporite, and phyllosilicate materials that approximate the chemical compositions of detrital and authigenic constituents of clastic and evaporite sediments, including the elevated sulfate contents present in many Mars sediments and soils. Powdered components were sintered at low temperature (800?°C) with a small amount (9?wt.%) of lithium tetraborate flux to produce ceramics that retain volatile sulfur yet are durable enough for the mission. The ceramic targets are more heterogeneous than the pure element and homogenous glass standards but they provide standards with compositions more similar to the sedimentary rocks that will be Curiosity’s prime targets at Gale Crater.     

Si3N4陶瓷二次部分瞬间液相连接模型

在Si3N4陶瓷PTLP连接的基础上,提出了Si3N4陶瓷二次PTLP连接中间层设计的一般规律为Ti Cu X(X为Ni,Pt,Au,Pd等),X与Cu在固相和液相均是完全互溶的;分析了陶瓷二次PTLP连接过程并建立了连接模型,阐述了利用该模型选择连接参数的方法。     

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.