1 1.中国科学院 上海硅酸盐研究所, 高性能陶瓷与超微结构国家重点实验室, 上海 200050
2 2.中国科学院大学 材料科学与光电技术学院, 北京 100049
高致密的大厚度SiC陶瓷在装甲防护领域具有显著优势, 但是制备厚度100 mm以上的块体SiC陶瓷具有极大的挑战性。针对大厚度SiC陶瓷烧结易开裂、不致密等问题, 本工作着重对大厚度SiC素坯的脱脂产物、压力-不完全脱脂分析等开展了研究。采用TG-MS分析了大厚度陶瓷脱脂过程中的酚醛树脂裂解残余, 其中甲醛等小分子裂解物易脱除, 而二甲基苯酚等高分子产物易滞留芯部, 导致大厚度陶瓷的烧结不致密。经脱脂优化, 素坯表层-芯部密度一致, 均在1.81~1.84 g/cm3范围。经2150 ℃烧结后, 得到不开裂、不变形的大厚度SiC陶瓷, 块体陶瓷表层与芯部的密度均达到3.14 g/cm3。大厚度陶瓷表层与芯部微观结构相似, 表层抗弯强度为(433±48) MPa、芯部抗弯强度达到(411±84) MPa。经分析认为, 大厚度陶瓷芯部不完全脱脂是导致开裂和不致密的主要原因。
大厚度 SiC陶瓷 脱脂分析 不完全脱脂 large thickness SiC ceramics degreasing effect analysis insufficient degreasing
1 宁波大学机械工程与力学学院，浙江 宁波 315211
2 中国科学院宁波材料技术与工程研究所浙江省航空发动机极端制造技术研究重点实验室，浙江 宁波 315201
3 中国科学院大学宁波材料工程学院，浙江 宁波 315201
4 江西理工大学机电工程学院，江西 赣州 341000
采用多光束耦合纳秒激光对SiC陶瓷进行抛光试验研究，研究了耦合激光的双向光斑重叠率（δ）和能量密度（ED）对抛光表面质量的影响。使用激光共聚焦显微镜、扫描电子显微镜（SEM）、X射线能谱仪以及拉曼光谱仪等仪器观测表征了SiC陶瓷抛光前后的表面形貌、表面粗糙度、元素分布以及物相变化等。结果表明：随着δ和ED的增加，激光抛光表面出现重铸层，重铸层的拉曼光谱曲线含有Si的特征峰；当耦合激光的δ为75%、ED为4.254 J/cm2、扫描次数为2时，抛光表面粗糙度（Ra）降至0.73 μm；当δ和ED过大时，抛光表面易在孔隙附近出现微裂纹，并向周围延伸。
激光技术 激光抛光 多光束耦合 双向光斑重叠率 重铸层 SiC陶瓷 中国激光
2023, 50(16): 1602209
1 北方民族大学材料科学与工程学院, 银川 750021
2 粉体材料与特种陶瓷重点实验室, 银川 750021
以微米级SiC粉为原料, 采用冷冻干燥工艺制备具有连贯层状孔结构的SiC陶瓷。以多孔SiC陶瓷为基体, 石蜡为相变芯材, 通过真空浸渍法制备多孔SiC陶瓷/石蜡复合相变材料, 研究了石蜡在层状多孔SiC陶瓷内的浸渗行为及复合材料的储热性能。结果表明, 层片状多孔SiC陶瓷的显微形貌对石蜡的浸渗过程及储热性能有明显影响。当石蜡负载量为21.7%(质量分数)时, 复合相变材料熔融温度为59.6 ℃, 凝固温度为53.9 ℃, 相变潜热为28.4 J/g, 室温下的热导率为2.4 W·(m·K)-1。复合相变材料吸热峰和放热峰强度随着石蜡负载量减少而降低, 当温度为200 ℃时, 多孔SiC陶瓷/石蜡复合相变材料失重为5%(质量分数), 表明材料具有良好的热稳定性。复合相变材料在100 ℃热处理30 min后陶瓷基体未发生形变, 经100次热循环后具有稳定的相变潜热和良好的定型能力。
SiC陶瓷 复合相变材料 层状孔结构 石蜡 真空浸渍法 储热性能 SiC ceramics composite phase change material laminated porous structure paraffin vacuum impregnation method heat storage performance
浙江理工大学材料科学与工程学院, 先进陶瓷材料与纤维研究所, 杭州 310018
以SiC纳米纤维(SiCnf)为增强体, 通过化学气相沉积在SiC纳米纤维表面沉积裂解碳(PyC)包覆层, 并与SiC粉体、Al2O3-Y2O3烧结助剂共混制备陶瓷素坯, 采用热压烧结工艺制备质量分数为10%的SiC纳米纤维增强SiC陶瓷基(SiCnf/SiC)复合材料。研究了PyC包覆层沉积时间对SiCnf/SiC陶瓷基复合材料的致密度、断裂面微观形貌和力学性能的影响。结果表明: 在1 100 ℃下沉积60 min制备的PyC包覆层厚度为10 nm, 且为结晶度较好的层状石墨结构; 相比于纤维表面无包覆层的复合材料, 复合材料的断裂韧性提高了35%, 达到最大值(19.35±1.17) MPa·m1/2, 抗弯强度为(375.5±8.5) MPa, 致密度为96.68%。复合材料的断裂截面可见部分纳米纤维拔出现象, 但SiCnf/SiC陶瓷基复合材料界面结合仍较强, 纳米纤维拔出短, 表现为脆性断裂。
SiC陶瓷基复合材料 SiC纳米纤维 裂解碳包覆 化学气相沉积 断裂韧性 热压烧结 SiC ceramic matrix composite SiC nanofiber pyrolysis carbon coating chemical vapor deposition fracture toughness hot pressing
1 中国科学院光电研究院, 北京 100094
2 北京市准分子激光工程技术研究中心, 北京 100094
采用准分子激光对SiC陶瓷表面进行了不同脉冲数、不同单脉冲能量和不同重复频率的辐照实验, 获得了SiC陶瓷的辐照损伤二维和三维表面形貌, 并分析了微观作用机制。结果表明, 193 nm准分子激光辐照SiC陶瓷时既产生光热作用又产生光化学作用, 其中光热作用占主导; SiC表面损伤的宏观形貌与激光辐照参数相关, 辐照脉冲数增加或单脉冲能量增加均会加重辐照损伤, 增大激光重复频率会导致辐照损伤深度略微下降。
激光技术 辐照损伤 损伤机制 准分子激光 SiC陶瓷 激光与光电子学进展
2016, 53(12): 121403
1 安徽工业大学激光加工研究中心,马鞍山,243002
2 东南大学机械工程系,南京,210018
采用5kW CO2激光器在IF钢表面激光熔覆Co-Cr-W-Ni-Si合金/SiCp陶瓷涂层.利用光学显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪分析了熔覆层的相结构和凝固组织特征.对熔覆层的耐磨性进行了试验.结果表明,熔覆层细小均匀,与基体搭接处为平面、胞状晶,表层为细密的枝晶.熔覆层的相结构为γ-Co及Si2W,CoWSi,Cr3Si,CoSi2等相.SiC的加入提高了熔覆层的耐磨性.
IF钢 激光熔覆 SiC陶瓷 显微组织
