耐腐蚀性过滤器用多孔陶瓷材料的制备（I）多孔先驱体的合成及其陶瓷化

对泡沫状多孔聚碳硅烷（PCS）的合成反应条件进行了较为详细的研究，通过控制化学反应的温度、压力和反应时间制备出了熔点高达380℃、相对分子质量Mn〉3000、陶瓷产率达79％（质量分数），密度〈0．6g／cm^3的多孔聚合物。对不同反应条件下所制得的多孔PCS的性能进行了表征，并利用IR、TG等手段对泡沫状多孔PCS的热解机理进行了初步探讨。     

三维网络碳化硅多孔陶瓷的制备

以中间相沥青添加55%(质量分数,下同)的Si粉混合物为原料,制备了含Si的炭泡沫模板。在高温反应烧结炉中,氩气气氛下1500℃保温1～6h,结合反应烧结工艺制备了碳化硅多孔陶瓷。利用扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射分析仪(XRD)对碳化硅多孔陶瓷的微观形貌、物相组成进行了观察,并对熔融Si与C的反应机理进行了探讨。结果表明:碳化硅多孔陶瓷的微观结构与炭泡沫模板的微观结构一致,烧结温度1500℃下,随着保温时间的延长,多孔陶瓷的弯曲强度先增大后减小,而孔隙率先减小后增大;在保温4h的条件下制备的碳化硅多孔陶瓷主要由β-SiC相组成,最大弯曲强度为26.2MPa,对应的孔隙率为45%。内部熔融的Si与外部熔融的Si同时与C反应生成SiC,最后两者结合在一起形成致密的SiC多孔陶瓷。     

预烧结对反应烧结多孔氮化硅陶瓷性能的影响

研究了预烧结对反应烧结多孔氮化硅陶瓷的介电性能和力学性能的影响。通过添加30wt%的成孔剂颗粒,制备出孔隙率在55%左右的具有宏观球形孔的多孔氮化硅陶瓷。反应烧结前,在低于硅熔点的温度下,对多孔硅坯体进行不同温度和不同时间的预烧。结果表明,随着预烧结温度的增高和时间的加长,反应烧结后烧结体的强度明显提高,介电常数ε′和介电损耗tanδ都有小幅度的增加。在硅粉中添加5wt%Y2O3 5wt%Al2O3进行预烧,可以减小反应烧结后试样的ε′,并且随预烧结时间的增加而减小。     

多孔探针系统误差分析

以不可压流场的Bernoulli方程和势流理论为出发点详细推导了多孔探针的基本测量原理并获得了相应的数学模型,从而将具有不同头部（如球体、圆锥体）、不同孔数（如3、5、7乃至18孔）的各种类型多孔探针纳入到相同的数学模型之下,为系统分析各类探针提供了条件。通过分析推导过程,得出了多孔探针测量数学模型成立的4个基本约束条件。在实际测量过程中若偏离这4个基本条件必然会在测量结果中引入系统误差。将由此引入的系统误差分别归纳为：数学模型误差、制造误差以及使用误差,并逐个进行了详细的分析。同时,还以较为常用的七孔探针为例,采用计算流体力学软件对以上3种情况造成的误差进行了定量计算。根据以上分析和计算结果,为实际应用中选择合适类型的探针、确定使用条件、评估测量系统误差给出了详细的建议。     

聚碳硅烷纤维的不熔化处理研究(III)--不熔化机理的探讨

对PCS纤维空气氧化反应过程中产生的尾气进行了色谱分析 ,并对氧化后的纤维进行了红外分析 ,在此基础上推测了不熔化机理 ;采用XPS分析技术考察了氧在PCS纤维中的分布。结果表明 ,PCS纤维氧化反应过程中有少量氢气生成 ,出现局部过热时伴随有CO2 生成 ;氧在不熔化PCS纤维中由表及里呈梯度分布 ,低温、长时的不熔化处理条件有利于氧在纤维中的扩散和均匀分布     

利用电化学方法制备有序多孔硅阵列

采用电化学刻蚀的方法，在自制的电解槽中制备n型〈100〉晶向多孔硅条状阵列。通过扫描电子显微镜对生成的多孔硅进行形貌观察，并对多孔硅条状阵列的生长速率与形貌进行了初步的理论分析和实验研究。实验结果表明，多孔硅的生长速率主要由临界电流密度决定，多孔硅生成初始阶段产生锥形刻痕的原因是初始电流密度比较小，加大电流密度可以消除刻痕。多孔硅分又是由孔间距远远大于自由电荷区而产生的，而深槽中出现分立小孔的原因是反应产生的氢气阻碍了阳极氧化的进行。本实验结果对开展多孔硅进一步的研究工作具有指导意义。     

聚碳硅烷纤维的不溶化处理研究——（Ⅲ）——不熔化现理的探讨

对PCS纤维空气氧化反应过程中产生的尾气进行了色谱分析,并对氧化后的纤维进行了红外分析,在此基础上推测了不熔化机理;采用XPS分析技术考虑了氧在PCS纤维中的分布,结果表明,PCS纤维氧化反应过程中有少量氢气生成,出现局部过热时伴随有CO2生成;氧在不溶化PCS纤维中由表及里呈梯度分布,低温,长时的不溶化处理条件有利于氧在纤维中的扩散和均匀分布。     

多孔渗透结构影响尾缘噪声的试验

本文设计了一种尾缘(TE)上游多孔渗透结构,通过在全消声低速射流风洞,利用远场麦克风测量研究了不同工况和材料物性下尾缘辐射噪声的影响。结果表明:所设计的多孔渗透结构产生了额外的方腔噪声特征,相对密度4.7%的泡沫金属所产生的附加噪声最小,颗粒状多孔材料比泡沫金属产生的附加噪声小。对称流动条件下多孔平板尾缘噪声中出现的方腔单音噪声特征,在人工非对称流动条件干涉下消失,表明压差推动渗流穿过表面是这种设计的关键。缩小人工非对称流动与非对称曲面翼型产生的压力条件之间的差异以及避免过大面积多孔设计是改进的方向。     

半球头体多孔逆向射流的减阻性能

采用基于shear stress transfer(SST) k -ω双方程湍流模型的数值方法研究了等面积多孔逆向射流对超声速来流条件下半球头体减阻性能的影响。基于等射流面积设计原则,在半球头体驻点附近进行多孔逆向射流喷注,通过改变射流总压比、射流孔数量,分析各变量对减阻性能的影响,并探讨多孔逆向射流间的相互影响。仿真发现:逆向射流能有效减小半球头体受到的阻力,随着总压比的增大,多孔逆向射流回流区增大,射流减阻性能提高;随着射流孔数的增多,射流减阻性能先提高再降低。在研究范围中,双孔逆向射流取得最优的减阻效果,其减阻比高达29%,双孔逆向射流间的相互影响是其取得良好减阻性能的关键。多孔逆向射流展现了取得优良减阻性能的可能性。     

横流中多孔射流的稀释特性实验研究

横向流动条件下多孔射流是污水排放中的一种常见流动,对其稀释特性研究对于污水排放工程设计具有重要的指导意义。利用激光诱导荧光技术（Laser Induced Florescence）对横向流动条件下1、2和4孔射流的浓度场进行了测量。实验表明：多孔射流可分为未合并区、过渡区和已合并区;在未合并区内,多孔射流中的第一个射流浓度轨迹线和稀释度变化与单个射流情况相近,在射流近区和远区,无量纲浓度轨迹线与下游距离分别呈1/2和1/3指数关系;后面射流的浓度轨迹线和稀释度变化相近,受第一个射流的遮挡和卷吸作用,其弯曲度和稀释度变化小于第一个射流,说明作用于后面射流的横向流速小于第一个射流。     

聚二甲基硅烷高压合成聚碳硅烷的组成、结构及性能表征

以聚二甲基硅烷(PDMS)为原料，在高压釜内反应制备了聚碳硅烷(PCS)先驱体，并以软化点、元素分析、IR、GPC、NMR、TG-DTG-DTA、XRD等方法对其组成、结构及性能进行了表征，推测了PCS的大致结构模型。研究表明：PCS数均分子量约1590，实验式为SiC1．87H7．13O0．03，PCS分子包含Si-CH3、Si-CH2-Si、Si-H组成的SiC4、SiC3H等结构单元，由NMR知其C-H／Si-H值为8．84，SiC3H／SiC4为0．51。热分析表明，在N2气氛中1200℃裂解后，陶瓷收率为78．9％。XRD分析表明，在N2中1250℃裂解后转化为β-SiC，晶粒尺寸约3．75nm。     

低电阻率SiC纤维先驱体聚碳硅烷的制备与表征

由聚二甲基硅烷（PDMS）与3％－7％（质量分数）聚氯乙烯（PVC）共热解反应生成的聚碳硅烷（PC—P），是制备力学性能优良的低电阻率SiC纤维的先驱体。研究了PC-P先驱体的合成条件，利用GPC、IR、XPS、元素分析等手段对PC—P的组成与结构进行了分析。结果表明，PC—P先驱体的最佳合成条件为450℃保温6h-8h，熔点为180℃—230℃，数均分子量为1350-1800，分子量分散系数为2.0左右；PC—P含有Si、C、H、O元素，其C含量高于由PDMS制备的先驱体PCS，而Si含量低于PCS；结构与PCS相似，但Si-H键含量低于PCS中Si-H键含量。     

ZrO_2晶须增强多孔ZrO_2陶瓷基复合材料的制备和性能

以ZrO(NO3)2·2H2O和四方ZrO2晶须为原料,采用醇-水溶液加热法并结合冷冻干燥法制备了多孔ZrO2(w)/ZrO2陶瓷基复合材料。研究了四方ZrO2晶须对多孔ZrO2(w)/ZrO2复合材料相成分、微结构、热导率及抗压强度的影响。结果表明,ZrO2晶须可以有效抑制ZrO2由四方相转变为单斜相,当烧结温度为1100℃时,多孔ZrO2(w)/ZrO2复合材料全部为四方相,其热导率远小于全部为单斜相的多孔ZrO2陶瓷,抗压强度明显大于多孔ZrO2陶瓷。     

凝胶注模成型多孔Si3 N4 陶瓷及其性能

采用凝胶注模成型工艺制备出了具有低介电常数和高强度特性的多孔Si<,3>N<,4>陶瓷平板和锥形体样件,并对其微观结构、高温介电性能、透波率和弯曲强度等进行了测试与分析.结果表明:该方法获得的多孔Si<,3>N<,4>陶瓷具有低介电常数(2.3-2.8)、高弯曲强度(大于50 MPa)、高温介电性能稳定和透波率良好等优点.     

多孔介质传热模型在多孔壁湍流中的适用性

为了考查不同的多孔介质传热模型在不同工况下的适用性,对带有高孔隙率多孔介质壁面槽道湍流及其传热进行了直接数值模拟研究。在多孔介质层外流体区域,通过有限差分方法求解不可压缩Navier-Stokes方程和温度对流扩散方程;在多孔介质层内,使用修正的Darcy-Brinkman-Forchheimer模型描述高孔隙率多孔介质阻力,以及分别采用局部热平衡（local thermal equilibrium, LTE）模型、局部非热平衡（local thermal non-equilibrium, LTNE）模型、理想金属（ideal metal foams, IMF）模型计算温度分布。通过对所得热场的统计特性的分析比较,探究了不同Biot数下水和空气两类流体介质的多孔介质传热模型的有效性。研究表明：LTE模型不足以准确预测金属泡沫多孔介质内传热问题,其等效导热系数因仅考虑孔隙率因素而低估了多孔介质层的传热能力;IMF模型在小比热容流体介质的算例中表现良好,可以代替LTNE描述多孔介质层内的传热,而在大比热容流体介质的算例中表现不佳,需要考虑比热容以及流固两相间的传热能力对预估的固体相温度分布...     

有序多孔氧化铝陶瓷微观结构研究

利用扫描电镜(SEM)对模板法制备的有序多孔氧化铝陶瓷的微观结构特征、孔隙结构和晶粒生长进行了研究.结果表明:通过模板法制备的多孔氧化铝陶瓷孔结构均匀、排列有序,孔洞内部相互连通;随着料氧化铝浆固相体积的增加,多孔陶瓷的孔隙率相应降低;孔洞边缘没有出现晶粒的异常生长,与发泡法制备的多孔陶瓷相比,烧结致密度更高.     

面向航空航天的金属多孔夹层结构钎焊研究现状及发展趋势

金属多孔夹层结构具有质轻,比强度、比刚度高,耐高温、耐腐蚀,消音、隔热等优异性能,在航空航天领域高端装备的应用受到越来越多的关注。钎焊法是实现金属多孔夹层结构芯体与面板连接的首选方法。然而夹芯与面板大面积钎焊过程中易产生钎料对薄壁母材溶蚀、焊合率低、焊接变形大、界面易形成连续脆性反应产物等缺陷,因此金属多孔夹层大面积钎焊仍有较大难度,迫切需要开展金属多孔夹层钎焊基础研究。国内外学者针对连接界面微区反应产物的种类和分布调控、薄壁母材的溶解预测、薄壁夹芯的焊接热变形控制等难题,研究了钎焊界面组织调控新方法、钎焊工艺–钎角形态–接头组织–接头力学性能的整体对应关系,阐明接头的组织演化规律,优化接头的力学性能,具有重要的科学意义及工程应用价值。本文从金属多孔夹层结构钎焊接头界面微区调控、基于力学性能优化的钎焊接头微观形态设计、钎焊过程对结构力学性能的影响及焊后强化方法和液态钎料对母材的溶解预测模型等国内外研究进展进行综述。     

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。     

放电等离子烧结法制备多孔铝材料

采用等离子脉冲烧结(SPS)进行了多孔铝块体材料的制备。结果表明采用该方法在350℃时可以制备出结构与尺寸可控性好、粉体颗粒无明显长大、孔隙率(54.07%)较高的多孔金属铝块体材料。该制备方法对于开孔性与颗粒连接性要求较高的多孔金属材料具有较高的技术优势。     

孔隙率对多孔陶瓷材料失效强度的影响

应用格模型和统计学方法分析了多孔陶瓷材料的失效问题.首先建立了多孔材料宏观力学性能分析的有限元模型,然后使用自适应加载技术对多孔材料单向拉伸失效过程进行模拟,最后根据统计学方法对计算模拟结果进行统计分析.通过三维格模型方便地考虑到了气孔大小、位置分布、气孔率等影响因素,研究表明:脆性多孔陶瓷材料的失效过程表现出一定塑性,气孔位置随机分布引起失效强度的分散性,气孔率越高,材料失效强度越低.