一、热处理温度对反应烧结碳化硅材料组织与性能的影响（论文文献综述）
董博,余超,邓承继,祝洪喜,丁军,朱青友[1]（2022）在《反应烧结碳化硅高温性能的研究进展》文中研究表明反应烧结碳化硅具有优良的力学性能、抗侵蚀性能和抗氧化性能等优点,是一种高致密度、低成本和净尺寸成型的材料。但由于反应烧结法的特殊工艺,反应烧结碳化硅中常含有较多游离硅,严重损害了材料的高温性能。主要阐述了反应烧结碳化硅高温力学性能、抗氧化性能、导热性能和抗热震性能的研究现状,并总结了近年来降低游离硅含量、提高反应烧结碳化硅力学性能的主要措施,包括优化材料制备工艺、引入补强增韧相。并展望了反应烧结碳化硅未来的研究方向。
宿金栋[2]（2020）在《碳化硅纤维及其复合材料的制备与性能研究》文中认为由于碳化硅材料独特的物理化学性质,使其具有耐磨、耐腐蚀、抗氧化、高弹性模量、高硬度和高温强度等优良性能,近几年受到了广泛的关注。特别是一维碳化硅纤维,由于其两个维度均处于微纳米级别,凭借其高热导率、高化学稳定性、耐氧化、以及特别的光电学等优异性能,在纳米电子器件、光子器件、压力传感器、能量存储和转换等相关领域有着重要的科学及工业应用价值。本文通过理论设计实现高效能制备碳化硅纤维工艺,并从一维碳化硅纳米材料的形貌合成工艺控制着手,获得了具有一系列特殊形貌的一维碳化硅纳米材料,并探究了在合成过程中材料结构变化的生长机理,进而深入研究了不同形貌的一维碳化硅纤维材料的内部结构与其性能之间的构效关系。在此基础上,对一维碳化硅纤维复合材料制备机理及应用进行了拓展性研究,为一维碳化硅纳米材料及其复合材料在实际领域的应用提供了较全面的理论与实验依据。论文的研究包括化学气相沉积法制备一维碳化硅纤维,冷冻干燥法获得碳化硅纤维复合气凝胶,溶剂热法合成导热增强型SA/多孔碳球/SiC纤维复合相变材料及其在压力传感器与储能方向的应用,主要为:（1）为实现较大规模的一维碳化硅纤维的生产,本文用硅粉和一维碳材料作为硅源和碳源,粉体氧化铁作为催化剂。首先,通过设计工艺制备单质硅核壳结构材料,有效控制气相硅的挥发,通过VLS（气-液-固）机制为导向,在Ar气氛中,通过调节不同合成温度,保温时间,降温速率等条件,系统的研究了 SiC纤维的生长规律,并对其不同结构的一维碳化硅纳米材料进行了相关表征。纤维的产量受原料配比和热处理的温度影响较大;高缺陷结构的竹节状纤维在高温1600℃时,大量形成;纤维的形貌与降温速率有关,当降温速率过快时,气氛中的活性SiO气体快速冷凝,会产生念珠状的SiC纤维材料。同时,对一维碳化硅纤维的合成机理进行了系统的分析,并从热力学和动力学角度阐释了合成工艺过程。（2）以VLS机制为导向,通过化学气相沉积法制备了三种形貌直杆状,竹节状和念珠状的碳化硅纤维,对这三种纤维的结构组成及形貌等进行分析,获得了其相关的热,电学以及光学性能。进行热导率测试时,所得结果分别为25.7 W m-1K-1（直杆状）,22.3 W m-1 K-1（竹节状）,18.5 W m-1 K-1（念珠状）,整体优良的性能归咎于SiC纤维组成的有效导热网络。进行导电性测试时,电导率结果为k=0.157 S.cm-1（直杆状）,0.123 S.cm-1（竹节状）,1,0.09 S.cm-1（念珠状）,同时相应的的电阻率分别为p=6.37 Ω·cm,8.13Ω·cm,11.12 Ω·cm。发现有完美晶型的直杆状SiC纤维获得了最优的导电性。另外,竹节状SiC纤维介电常数实部值介于4.4～4.8,虚部介于1.3～1.5和损耗角位于0.275～0.325左右,相对于直杆状SiC纤维反射损耗RL（-7.0 dB）和念珠状SiC纤维RL（-5.0 dB）,反射损耗的RL最小值可以达到-12 dB,具有一定的吸波能力。最后,对其光学性能进行了初步测试,得出纤维受形貌较大影响,大量的缺陷,如孪晶或者层错等以及薄层非晶二氧化硅会影响其光致发光性能,综合得出,竹节状的碳化硅纤维具有最优的光致发光性能。论文中相关研究分析,扩宽了一维SiC纤维在科学各个领域的潜在应用。（3）基于一维碳化硅纤维的优良性能,探究了其在电阻式压力传感器复合材料中的应用。充分利用一维碳化硅纤维和有机纤维材料的高模量特性,以新颖的工艺制备高孔隙率和高比表面的碳化硅气凝胶复合材料,最终通过负载有机导电材料实现压阻效应,为该复合材料在传感器微型化、轻量化方向提供一种新方案。该试验过程以聚丙烯腈（Polyacrylonitrile,PAN）和碳化硅纤维为前驱体,通过静电纺丝工艺和冷冻干燥工艺,制备了碳化硅纤维气凝胶复合材料。该方法合成的复合气凝胶材料具有一定程度的弹性性能,通过计算气孔率可以达到99.24%,在热修饰过程中,试样出现适度的收缩,多孔结构仍保持不变。在低于300℃的条件下,PAN/SiC其凝胶材料几乎没有热重损失,具有良好的抗热解作用,该性能可以使材料具有一定的商业价值。通过在气凝胶中的纤维表面原位复合PANI材料,制备了三维多孔导电复合材料。PANI通过聚合反应后,质量增加400%,仍保持较低的体积密度为0.211 g/cm3。同时,制备的PAN/SiC/PANI复合材料的气孔率为76.44%,其电导率值为0.013 S·m-1。由于材料具有特殊的多孔结构和导电性能,可作为良好的压力传感性器件,在压力测试条件下,阻值随着压力的增加呈负相关。基于该复合材料的瞬态效应和微压力在响应时间和压力敏感测试的良好表现。（4）相变材料（PCM）在发生相变的期间能够储存和释放大量潜热,进而能够高效储能与释放出潜热,是存储潜热热能过程中的重要基础环节。但相变材料在储能和释放能量过程,较高的热阻抗会影响传热效率。与有机的相变材料相比,一维碳化硅纤维具有较好的热导率,对提升体系的导热率具有较好的作用。在碳化硅纤维表面原位合成得到相变储能载体,进一步降低材料的界面热阻,并充分利用纳米材料的高比表面特性,提高相变载体的有效负载量,实现更好的热传输效率。本文基于一维碳化硅纤维高热导率特性,作为传热介质,通过水热法在其外层包覆多孔纳米碳球,获得多孔碳球/SiC纤维复合材料,并以其为载体,利用物理吸附法将相变材料十八醇负载于载体中,最终制备得到十八醇/多孔碳球/SiC纤维复合相变材料。在载体材料多孔碳球/SiC纤维中,具有较强毛细管力的多孔碳可吸收十八醇相变材料到多孔碳球的纳米孔道中,孔道的存在有利于芯材分子链的自由结晶,从而获得高储能效率;同时存在于芯材十八醇与多孔碳球的界面处的化学键氢键以及孔道内的毛细作用力,对于熔融的十八醇能够起到高效的定形作用;其中一维碳化硅纤维提升了整个复合材料的热导率,提升幅度在71%和62%;且十八醇/多孔碳球/SiC纤维复合相变材料在300次循环后仍然保持优良的储热性能制备。
李辰冉,谢志鹏,康国兴,安迪,魏红康,赵林[3]（2020）在《国内外碳化硅陶瓷材料研究与应用进展》文中指出碳化硅陶瓷材料具有良好的耐磨性、导热性、抗氧化性及优异的高温力学性能,被广泛应用于能源环保、化工机械、半导体、国防军工等领域。然而,由于碳化硅为强共价键化合物,且具有低的扩散系数,导致其在制备过程中的主要问题之一是烧结致密化困难。因此,大量研究工作通过烧结技术的研究与烧结助剂的选择和优化等手段促进碳化硅致密化过程,降低烧结温度,细化晶粒,改善碳化硅陶瓷材料的各项性能。本文基于对碳化硅材料烧结行为、显微结构以及力学性能的认识,综述了碳化硅烧结工艺的发展及烧结助剂的选择标准,同时分析和介绍了碳化硅陶瓷材料在传统工业与现代科技领域的应用现状。
艾俊迪[4]（2020）在《烧结制度及添加剂对反应烧结碳化硅过程的作用机理》文中研究指明随着科学技术发展,对材料性能的要求提高,SiC材料因其优异性能,被广泛关注。由于不断优化其制备技术而实现性能提升,碳化硅材料被广泛应用于陶瓷窑具、发动机、光学反射镜和高功率激光器等领域。SiC的共价键性强,大多数SiC陶瓷材料制备需高温烧结,制备成本高,限制其推广应用。反应烧结法制备SiC陶瓷材料可在较低温度下烧结,但部分游离硅会残留在SiC材料中,影响其高温性能。针对该问题,本文以不同粒度的SiC粉为主要原料,采用模压成型方式制备陶瓷生坯,研究不同热处理制度下,两步烧结法对反应烧结SiC陶瓷微观结构与性能的影响。研究不同烧结温度的两步烧结法对分别添加4wt%Al及4wt%Al4SiC4对SiC陶瓷微观结构与性能的影响,研究反应烧结SiC陶瓷热处理过程中晶粒生长过程及Al和Al4SiC4对反应烧结碳化硅的影响机理。（1）研究两步烧结法中不同渗硅时间及烧结温度的作用,经2h渗硅并于1650℃烧结后的SiC陶瓷材料表现出净尺寸变化,且Si的相对含量较低,材料获得良好骨架结构,体积密度较高,显气孔率较低,具有高常温耐压强度。（2）当加入4wt%Al作为添加剂时,液相Al增加体系中液相含量,加速反应烧结进程,并阻碍SiC晶粒的生长,SiC陶瓷于1600℃烧结温度下烧结完全,呈现微收缩,骨架结构良好。烧结温度至1700℃时,SiC陶瓷呈现出连续的骨架结构,致密度较高,具有较高的常温耐压强度,基质中反应生成的第二相Al4SiC4,有利于增强SiC陶瓷性能及改善微观形貌。（3）加入4wt%Al4SiC4作为添加剂,当烧结温度较低时,Al4SiC对反应烧结过程有一定的阻碍作用。烧结温度高于1650℃时,SiC陶瓷晶粒生长良好,呈现出连续骨架结构,常温耐压强度大幅提高,体积密度高。少量的Al4SiC4分解出的Al加速了反应烧结的进行,分解出的C能够消耗游离硅,反应生成细小的六边形SiC颗粒填充在基质中,有利于减少试样中多余的游离硅,从而提升材料强度。
邢广超[5]（2020）在《不同气氛下Al4SiC4对重结晶碳化硅微观结构与性能的影响》文中提出重结晶碳化硅是重要的高性能结构陶瓷和耐火材料,具有优异的热稳定性、高温力学性能、耐磨性、耐腐蚀性等特点,是国防、冶金、耐火材料、车辆工程、陶瓷等行业的首选。重结晶碳化硅是采用高纯SiC作为原料,按颗粒级配混合,高温下细颗粒蒸发,在粗颗粒的颈部位置凝聚而烧结。由于其在烧成过程中扩散系数低,烧结困难。本文将Al4SiC4引入到重结晶SiC体系,研究不同烧成气氛、烧成温度等条件对碳化硅烧结过程的影响,获得Al4SiC4对SiC的重结晶烧结作用机制。（1）以Al4SiC4为原料通过发泡法制备Al4SiC4多孔陶瓷生坯,并在氮气气氛下热处理,通过研究热处理温度和保温时间对试样物相组成以及微观形貌的影响,确定Al4SiC4在氮气中的热稳定性。结果显示:Al4SiC4在氮气中发生氮化反应,多孔结构能够提供更多的气体扩散通道,降低氮气扩散阻力并提升氮化程度。热处理温度和保温时间影响AlN的形貌,反应生成的AlN与SiC颗粒具有良好的分散性,试样具有均匀的化学组成,该方法可以用于制备多孔AlN-SiC复合陶瓷材料。（2）添加Al4Si C4的SiC蜂窝陶瓷先于氮气下热处理原位生成AlN-SiC复合相,再于氩气下二次热处理后,研究原位生成Al N-SiC对重结晶SiC微观形貌与性能的影响。原位生成的Al N能够在碳化硅晶粒表面形成SiC-Al N固溶体层,改善材料的烧结活性,阻碍碳化硅晶粒过分长大,对材料力学性能的提升有积极作用。Al N扩散到SiC晶粒中,降低SiC的晶界能,促进6H-Si C向4H-SiC的晶型转变,反应生成的C可还原SiC表面的SiO2,提高其表面能,有助于材料烧结。（3）研究在氩气下Al4SiC4对重结晶SiC微观结构与性能的影响。在SiC中添加Al4SiC4经高温热处理后能够促进6H-SiC向4H-SiC的晶型转变,随着Al4SiC4添加量增加,Si C晶粒向六方状转变。高温下Al4SiC4分解产生的Al固溶在SiC晶格中,降低SiC的晶界能,增强Si C的晶界扩散,加入Al4SiC4对SiC陶瓷的无压烧结有促进作用。当添加2wt%Al4SiC4经高温热处理后,SiC粗颗粒之间的烧结颈部发育良好,晶粒尺寸较为均一,受力断裂时断口平坦呈现穿晶断裂模式,有利于力学性能的提升。
廖亮[6]（2019）在《基于氧化石墨烯/聚碳硅烷先驱体制备3D-SiC（rGO）陶瓷及其性能研究》文中研究说明碳化硅（Silicon carbide,SiC）聚合物先驱体陶瓷（Polymer-derived ceramics,PDCs）作为一种先进结构材料,集低密度、高强度、高模量、耐高温、抗氧化、抗热冲击等诸多优异性能于一体,可广泛应用于航空航天、核能等高科技领域。该陶瓷的制备方法具有分子结构可设计、陶瓷组分可调控、工艺性能好、烧成温度低及无需烧结助剂等优点,尤其适合纤维、薄膜、涂层等低维材料的制备,但对于三维（Three-dimensional,3D）块体陶瓷材料的制备却存在着难以克服的困难。这是由于先驱体在无机化转变的过程中,有机结构会发生坍塌收缩,释放出大量小分子气体,使陶瓷内部产生许多孔隙与裂纹,严重影响其块体成型和机械性能。因此,有必要寻求一种能有效制备3D-SiC PDCs的技术,保证目标陶瓷低线性收缩率、高陶瓷产率、高硬度、高断裂韧性、少孔隙和缺陷,为实现其结构功能一体化奠定初步基础,从而有望应用于更多尖端技术领域。本文主要研究内容与成果如下:（1）提出了裂解陶瓷/先驱体共混体系再裂解技术,将裂解陶瓷SiC（rGO）p颗粒作为惰性填料、其先驱体聚碳硅烷-乙烯基三乙氧基硅烷-氧化石墨烯（PCS-VTES-GO,PVG）粉末作为粘结剂,借鉴传统陶瓷粉料的制备工艺,以球磨的方式获得了不同比例的SiC（rGO）px/PVG共混体系,经模压成型和1200℃再裂解成功制备出系列纳米复合3D-SiC（rGO）px陶瓷。通过对系列陶瓷的微观结构和化学组成表征,确定了该陶瓷由β-SiC、SiOxCy、Si02、rGO和游离碳组成,其中β-SiC纳米晶弥散分布于复合rGO的SiOxCy/Cfree无定形相中,SiO2晶粒镶嵌于β-SiC/SiOxCy/Cfree基体中。该技术最佳配比为填料SiC（rGO）p颗粒对粘结剂PVG粉末的质量比6:4,所制备的3D-SiC（rGO）p0.6陶瓷具有较高的陶瓷产率（94.49%）、较低的线性收缩率（5.00%）,远优于同类陶瓷;同时表现出优异的力学性能,硬度为3.96GPa、断裂韧性高达3.21MPa·m1/2。该陶瓷的表面平整致密,并可通过聚合物浸渍裂解（Polymer infiltration pyrolysis,PIP）法进一步填补其中的孔隙、微裂纹和界面,提高其耐用性与可靠性。（2）在原料PCS中引入异质元素A1合成PACS,进而与GO复合获得新型含铝先驱体PACS-VTES-GO（PAVG）。基于裂解陶瓷/先驱体共混体系再裂解技术,将质量分数为60%的1300℃裂解SiC（Al,rGO）p陶瓷颗粒与其先驱体PAVG粉末球磨共混并压坯,经不同温度再裂解成功制备出系列高品质3D-SiC（Al,rGO）陶瓷,详细研究再裂解温度对陶瓷的表面形貌、化学组成、微观结构和力学性能等方面的影响。系列3D-SiC（rGO,Al）陶瓷均含有Si、C、O、A1四种元素,β-SiC和Si02微晶镶嵌于复合有rGO并有少量A1原子弥散分布的SiOxCy/Cfree无定形相中。随着再裂解温度的升高,SiOx.Cy相分解愈加彻底,β-SiC纳米晶不断增多并长大,游离碳含量增加,而SiO2结晶度降低、晶粒减小,至1500℃终烧后完全消失。1300℃为3D-SiC（rGO,Al）陶瓷的最佳再裂解温度,所制备的陶瓷具有最高的硬度（2.57GPa）和断裂韧性（3.32MPa·m1/2）,以及最致密的表面。即使再裂解温度提高到1500℃,陶瓷仍可保持较好的力学性能。结果表明,A1元素的存在抑制了 β-SiC的结晶,使PDCs的结晶温度转移到更高,并能在一定程度上提高陶瓷的热稳定性和断裂韧性。
吴西士[7]（2019）在《Cf/SiC复合材料陶瓷连接层的设计、制备与连接性能研究》文中研究说明碳纤维增强碳化硅陶瓷基（Cf/SiC）复合材料结合了SiC陶瓷和碳纤维的耐高温、耐腐蚀、高比刚度、高热导率及低密度等优点,作为高温结构材料被广泛应用于航空航天、军事、能源等领域。复杂内型面结构以及大尺寸Cf/SiC复合材料结构件提出了迫切的应用需求是一种发展趋势,其一次整体成型难度非常大。采用特定的连接技术把结构相对简单的复合材料构件可靠连接起来是制备复杂结构Cf/SiC复合材料构件及大尺寸Cf/SiC复合材料结构件行之有效的方法。因此,Cf/SiC复合材料的可靠连接技术是实现复杂内型面结构以及大尺寸Cf/SiC复合材料工程化应用需要解决的关键技术。本课题旨在开发能够实现稳定连接的反应连接技术,利用有机树脂作为碳源和粘结剂,通过在复合材料之间制备与Cf/SiC复合材料热物性和物理相匹配的碳化硅基陶瓷中间层,实现复合材料的稳定连接,对推进Cf/SiC复合材料工程化应用具有重要的意义。孔径可控的多孔碳素坯是高致密、强结合反应连接层的基础和前提。本文使用酚醛树脂-醇溶剂体系,采用聚合相分离技术,系统研究了活性物质二价金属盐和硼酸对多孔碳微观结构和孔径分布的影响,成功制备出有效平均孔径可在nm-μm级可控的多孔碳。其中:（a）随着FeCl2含量的增加,获得多孔碳的孔径呈现先增加后减少的趋势,最大有效平均孔径为190nm;金属离子作为催化剂并能够与树脂化合物发生络合反应,促进酚醛树脂固化度的增加,调控多孔碳孔结构。（b）将H3BO3引入酚醛树脂,结果表明,在树脂混合物中加入H3BO3可以改变树脂-乙二醇混合物固化过程中的聚合动力学。硼酸参与络合反应,并参与形成聚合物骨架,促进固化程度的增加,由于硼酸与酚醛树脂化合物的络合,在树脂混合物固化过程中产生的富含乙二醇的相的尺寸随着H3BO3含量的增加而增大。同样,裂解后多孔碳的孔径随着H3BO3含量的增加而增加。随着H3BO3含量的增加,所得多孔碳的平均孔径从13±5增加到2754±66nm。利用反应连接技术与反应烧结法制备Cf/SiC复合材料的工艺过程的相似性,提出Cf/SiC复合材料的致密化与连接同步完成的一步硅熔渗法反应连接,简化制备工艺,降低多次高温处理过程带来的变形、开裂风险。研究了多孔碳预制体密度、孔径以及添加惰性填料对连接层微观结构和连接性能的影响,并对比分析了常规连接和一步硅熔渗法反应连接的微观结构和力学性能。研究发现:（a）多孔碳预制体密度对连接层中游离硅含量影响较大,适宜选用在0.70.9 g·cm-3;多孔碳预制体孔径主要影响连接层中的游离硅尺寸,适宜选用0.20.6μm左右;（b）惰性填料α-SiC的加入有效降低多孔C/SiC预制体体积收缩,降低因收缩带来的裂纹等缺陷,在1600℃下连接后,连接层厚度在2085μm,连接层中SiC/Si两相分布均匀,界面处不明显,且无明显缺陷;SiC含量为50wt.%时,最高室温连接强度可以达到216±44MPa,强度保留率为98%;（c）与常规反应连接相比,一步硅熔渗法反应连接所获得连接层具有更均匀的微观组织结构,接头弯曲强度增加至203MPa,强度保留率为96%,并且该工艺可实现一次成型烧结,节约成本。连接机理:在连接层与Cf/SiC衬底之间形成23μm过渡层的过渡层,其由约0.51μm的SiC晶粒组成,过渡层的形成是由于基体与连接层之间碳密度的差别导致Si-C反应过程中碳的扩散。采用短切碳纤维Csf/树脂-醇/SiC混合物作为填料来连接Cf/SiC复合材料。研究结果表明,通过使用Csf/树脂-醇/SiC混合物作为填充材料,可以获得具有良好界面结合和高连接强度的连接层。碳纤维的加入后多孔碳素坯由于形成多孔碳-碳纤维骨架而表现出更均匀的微观结构,有利于熔融硅的渗入。1600℃反应连接后,硅熔渗反应将短切碳纤维转化为纤维状SiC。另外,添加短切碳纤维有利于降低中间层的残留硅含量。残余硅含量的减少主要是由于新形成的β-SiC相的增多以及碳纤维与熔融硅之间的Si-C反应期间发生的高体积膨胀。当碳纤维含量达到30wt%时,连接试样的抗弯强度增加到232±33MPa,强度保留率为100%。连接性能的改善主要是因为残余硅含量的减少和纳米尺寸SiC颗粒的形成。
田江洲[8]（2019）在《太阳能热发电用SiC储热陶瓷材料的研究》文中认为第3代太阳能热发电储热陶瓷要求具有优异的抗热震性能和热导率,来实现储热系统的运行效率;SiC陶瓷所具有的优异性能较好的满足上述要求,为了进一步降低制备成本、提高热学性能,本研究通过反应烧结机理设计了原位合成SiC晶须（SiC whiskers,SiCw）作为增强相结合SiC复相陶瓷。首先系统分析了Si粉添加量和烧成温度对SiCw/SiC复相陶瓷的物理性能、显微结构、相组成的影响和变化规律,探讨了SiCw的合成机理;接着引入Fe2O3作为SiCw生长催化剂,研究Fe2O3对样品性能的影响,分析其催化机理;然后添加烧结助剂Y2O3来实现SiCw/SiC复相陶瓷的致密化改性;最后研究PCM复合SiC基复相储热陶瓷的相容性机理。通过XRD、SEM、FE-SEM等现代测试表征手段分析样品的相组成、显微结构与性能之间的关系,主要研究成果如下:（1）以级配SiC、AlN和Si粉为基体原料设计了A系列配方,通过埋粉烧成方法成功制备了SiCw/SiC复相陶瓷。结果表明,Si粉在高温下形成部分液相促进了传质,样品的致密度和抗折强度随着Si添加量的增加而改善。显微结构显示在晶粒空隙和表面密布着大量原位生长的SiCw,由于大量气体产生导致样品结构疏松。SiCw形貌影响因素主要有Si添加量和烧成温度,其适宜的添加量和烧成温度为1550℃烧成的A4样品（10.39 wt%Si）,晶须呈长直状。当烧成温度大于1550℃时,有哑铃状SiCw生成。SiCw以VS机制生长,反应中间产物SiO、CO的气-气反应控制着成核生长阶段,到调整阶段后多余的SiO沉积在SiCw表面形成了保护层。经1550℃烧成A4样品综合性能最优,Wa、Pa、D以及σb分别为:14.69%、31.54%、2.15 g/cm3、29.68 MPa;原位自组装的网状SiCw作为高导热通道提高了样品热导率,室温热导率和比热容分别为6.74 W/（m·K）,0.81 J/（g·K）,储热密度为994.50 kJ/kg（ΔT=975℃）。经30次抗热震循环（室温1000℃）后,SiCw仍稳定存在,强度增加了34.91%,达40.04 MPa。经1300℃氧化100 h后由于晶内氧化所导致的体积效应使保护膜破裂,SiCw氧化消失,氧化增重为61.43 mg/cm2。（2）在A4配方基础上引入Fe2O3作为晶须生长催化剂,设计了CF系列配方组成。结果表明,Fe2O3的引入调控和改善了SiCw的形貌和SiCw/SiC复相陶瓷的性能。Fe2O3引入后最佳烧成温度由1550℃降至1500℃,Fe2O3在还原气氛下首先被还原为单质Fe后与Si形成Fe-Si合金液滴,SiCw合成机理转变为VLS机制,继而优化SiCw形貌。随着烧成温度和Fe2O3添加量的增加,晶须直径变大,分布密度下降,弯晶增加,出现分叉生长。经1500℃烧成的CF3（1.5wt%Fe2O3）样品具有最佳综合性能,其Wa、Pa、D以及σb分别为12.87%、28.32%、2.20 g/cm3和42.38 MPa。缺陷少、大长径比的晶须显着降低了基体-晶须势垒和气孔势垒,样品热导率达13.75 W/（m·K）,提高了1.03倍,储热密度为1101.75 kJ/kg。由于Fe2O3的助烧作用进一步提高了致密度,CF4样品的热导率达18.74 W/（m·K）,但高温性能较差。样品中的单质Fe或者Fe2+在高温热处理过程中逐渐氧化为Fe3+并迁移到样品表面,形成氧化膜。样品初始抗折强度的提高和致密度的增加改善了样品的高温性能,CF3样品抗热震后强度增加了22.08%,残余强度为51.83 MPa,氧化增重为43.18 mg/cm2。（3）为了促进SiCw/SiC复相陶瓷的致密化以达到改性效果,在CF3配方基础上添加Y2O3作为烧结助剂,设计了DS系列配方。结果表明,Y2O3的添加降低了β-Sialon相的合成温度,提高了样品的致密度,样品的物理性能显着提高。XRD分析表明经1550℃烧成样品形成了YAG相。显微结构表明SiCw的形貌分化为纤维状和短柱状,晶须合成量显着减少,说明Y2O3在形成液相时消耗大量Si源,致密化的同时限制了SiCw在一维方向上的生长。综合考虑其高温性能和服役环境,选取经1525℃烧成DS3（9 wt%Y2O3）样品为最佳样品,其Wa、Pa、D以及σb分别为11.19%、26.51%、2.37 g/cm3和75.98 MPa。样品致密度的提高降低了气孔-声子散射,室温热导率提高至19.45 W/（m·K）,比热容为0.96J/（g·K）,储热密度为1121.25 kJ/kg。β-Sialon晶粒结构为玻璃相结合,不同的热处理制度形成不同的析出相,加速了β-Sialon的氧化分解,高温稳定性较差,导致样品的抗热震性能和抗氧化性能不一致。经30次抗热震实验后析出YAG,样品残余强度为69.30 MPa,强度损失率为8.70%。经1300℃氧化100 h后析出Y2Si2O7,DS2样品的抗氧化性能最优,氧化增重为50.19 mg/cm2。（4）Al-Si-Cu合金结合SiC基陶瓷储热陶瓷相容性较好,储热密度为1489.25kJ/kg。Al-Si-Cu合金主要沿着基体中孔隙在毛细管力的作用下发生渗透。NaCl结合SiC基储热陶瓷化学相容性较好,但使用温度大于NaCl熔点,导致熔融盐沿着气孔和密封盖处泄漏。
陈建威[9]（2019）在《钛铝酸钙-矾土-碳化硅复相耐火材料制备与性能研究》文中提出钦铝酸钙（calcium alumino-titanate;CAT）是一种以 CA6和 Ca（（Al0.84Ti0.16）2）6O19为主晶相,CA2、CaTiO3和Rutile为次晶相的耐火资源,具有高的熔点和耐火度、优良的耐磨性能和较低的热导率和热膨胀系数,且高温处理后的CAT中的CA2和Ca（（Al0.84Ti0.16）2）6O19相均会转变成CA6。在循环经济模式下,对固体废弃物资源进行再利用具有重要的意义,本课题旨在探索钛铝酸钙-矾土-碳化硅复相耐火材料的热学、力学和抗碱性气体侵蚀性能及如何最大化的提高钛铝酸钙的利用。本论文以特级高铝矾土熟料、CAT、碳化硅、广西白泥、单质硅粉、α-氧化铝微粉作为原料,以磷酸二氢铝为结合剂,研究了 CAT的加入量和粒度、Y2O3添加量、烧成温度和烧成气氛对钛铝酸钙-矾土-碳化硅复相耐火材料物相组成、显微结构、热学、力学性能和抗碱性气体侵蚀性能的影响,研究结果表明:（1）1450℃热处理后,CAT会与复相材料中由金属Si或者SiC氧化生成的SiO2反应生成低熔相和液相,造成CAT中的CA6、CA2与CaTiO3等物相的消失。高的CAT含量会导致复相材料中颗粒与基质的结合变差,从而降低试样的强度、抗热震性和荷重软化温度。（2）钛铝酸钙-矾土-碳化硅复相耐火材料的碱侵蚀机理可归结如下:a)K2CO3分解产生的钾气体通过裂纹和开口气孔进入到试样的内部;b)钾气体与材料中的Al2O3和SiO2反应生成钾霞石,伴随的体积膨胀导致材料结构的破坏。钛铝酸钙-矾土-碳化硅烧后形成一种“外部致密内部疏松”的结构,故试样的抗碱性气体侵蚀性能的好坏主要取决于该结构外部区域的大小。（3）CAT颗料尺寸大小会显着影响材料的显微结构和烧结性能。由于CAT颗粒与矾土颗粒有较好的烧结相容性,而基质中的CAT细粉易产生膨胀效应,故相比于CAT细粉加入的钛铝酸钙-矾土-碳化硅材料,以CAT颗粒加入的钛铝酸钙-矾土-碳化硅材料呈现更优良的热震稳定性、更高的力学强度和荷重软化温度、更高的热膨胀系数和更优良的抗碱性气体侵蚀性能。（4）CAT颗粒的碱侵蚀机理可归结如下:a)钾气体通过裂纹和气孔进入到CAT颗粒内部,与钙长石和刚玉物相反应生成钾霞石,并伴随着钙硅钾体系液相和裂纹的形成;b)CAT颗粒内部的气孔可以沉积钾气体。（5）1.5 wt%的Y2O3的加入会改善钛铝酸钙-矾土-碳化硅试样的“外部致密内部疏松”结构,从而提高材料的强度和抗碱性气体侵蚀性。（6）不同温度处理后的钛铝酸钙-矾土-碳化硅材料的显微结构表明:a)矾土颗粒中的刚玉物相的聚集随着温度的增加而增加,过高的温度会导致刚玉颗粒的异常长大;b)当温度>1450℃,CAT颗粒中的莫来石晶须开始露出液相表面,且在温度为1600℃时,呈现最好的结晶晶形;c)由于SiC的氧化和钙离子的扩散,SiC颗粒表面的富钙区域会随着温度的增加而增加。（7）在还原性气氛下,CAT中会保留部分的CA6物相。CAT颗粒的侵蚀机理可归结为:a)钾气体通过层片状的CA6晶粒的间隙进入并沉积在具有高含量CA6物相的CAT颗粒内部;b)钾气体与具有低含量CA6物相的CAT颗粒中的刚玉和钙长石反应生成钾霞石,伴随着体积膨胀,且存在于CAT中的Al2O3-CaO-SiO2液相量降低,导致试样结构的破坏。
吴添[10]（2019）在《激光3D打印碳化硅陶瓷粉末及反应熔渗工艺的研究》文中指出激光选区烧结（Selective Laser Sintering,SLS）是典型的激光3D打印技术之一,它是一种基于粉末床的增材制造工艺,具有材料来源广泛,成形速度快,无需模具等优点,可直接近净成形复杂结构零件。近年来,利用SLS成形复杂结构陶瓷已成为研究热点,国内外学者一般先采用SLS成形陶瓷坯体,再通过后续脱脂和高温烧结强化陶瓷零件。在成形碳化硅陶瓷时,主要利用渗硅反应烧结工艺处理SLS成形的陶瓷坯体获得较高性能的SiC陶瓷零件。因此,本文将激光3D打印与反应熔渗工艺（Reactive Melting Infiltration,RMI）有机结合,重点研究了用于SLS的初始材料碳含量对坯体成形碳密度和烧结体致密度及力学性能的影响规律;探讨了添加碳纤维对SiC陶瓷试样密度、尺寸精度和抗弯强度的关系;揭示了颗粒级配对试样密度和抗弯强度的影响机理,为SLS制备复杂结构高性能SiC陶瓷零件奠定了理论基础。具体从以下方面开展了研究工作:通过添加炭黑和浸渍沥青的方法,研究了坯体碳密度对SLS/RMI碳化硅的组织性能影响规律,结果表明:随碳密度增加,烧结体密度先增加后减小;碳密度过大会引起渗硅阻塞导致烧结体致密度和力学性能下降。采用溶解沉淀法和机械混合法分别制备了不同添加量的炭黑（5、10、15、20wt.%）/PF/SiC复合粉末,对比了SLS/RMI制备SiC陶瓷试样致密度和尺寸变化规律,结果表明:机械混合法SLS坯体的碳密度较高,渗硅性能较好,烧结体较致密且烧结收缩率较小;随炭黑含量的增大,试样烧结收缩率增大,致密度和力学性能增加,当炭黑含量为20wt.%时,碳密度为0.5542g/cm3,烧结体密度最高,可达2.871g/cm3,抗弯强度最高可达190.2MPa。对SLS坯体进行浸渍沥青处理,利用热解碳填充孔隙,提高碳密度,浸渍处理改善了预制体的渗硅性能,炭黑含量为5wt.%时,碳密度为0.6612g/cm3,烧结体密度最高,达到了2.899g/cm3,相对密度达到了90.31%,抗弯强度为161.91±1.89MPa。为了进一步提高SiC力学性能,在SLS用粉末中加入了短切碳纤维粉末,制备了Cf/SiC陶瓷复合材料。测试和表征了Cf/SiC陶瓷材料的致密度、尺寸收缩率及微宏观性能,探讨并揭示了碳纤维对Cf/SiC陶瓷烧结体精度和抗弯强度的影响规律及断裂机制。采用溶解沉淀制备出包覆效果良好的Cf/PF复合粉末,经激光3D打印成形了坯体,讨论了激光功率对Cf/PF坯体尺寸和密度的影响规律,激光功率为6 W时,坯体尺寸精度最好;采用沥青浸渍/RMI工艺强化坯体,得到的试样长宽高平均尺寸偏差分别为-2.84%,-3.78%,3.81%,密度为2.485±0.059g/cm3,抗弯强度为104.46±10.25MPa。向10wt.%炭黑/PF/SiC粉末中加入30vol%碳纤维,经激光3D打印/RMI工艺制备出Cf/SiC材料,其长宽高平均尺寸偏差分别为-1.58%,-2.16%,1.58%,密度为2.851±0.035g/cm3,抗弯强度为190.69MPa。坯体的密度和结构是影响渗硅烧结性能的重要因素,通过颗粒级配改变粉体及SLS坯体的堆积密度,研究了颗粒级配对SLS/RMI制备的SiC陶瓷的致密度、抗弯强度和微观结构的影响规律。实验表明,颗粒级配可以提高坯体密度,降低烧结收缩率,并且一定程度上减少SLS坯体内部的大孔隙数量,提高坯体渗硅的效率,降低烧结体中游离硅的含量和尺寸,进而提高烧结体的抗弯强度;当颗粒级配为85:10:5时,坯体的密度最高为1.304g/cm3,烧结体力学性能最佳,烧结体致密度最高2.713g±0.0295/cm3,抗弯强度为168.96±5.57MPa。
二、热处理温度对反应烧结碳化硅材料组织与性能的影响（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、热处理温度对反应烧结碳化硅材料组织与性能的影响（论文提纲范文）
（1）反应烧结碳化硅高温性能的研究进展（论文提纲范文）
| 1 反应烧结碳化硅的高温性能 |
| 1.1 高温力学性能 |
| 1.2 抗氧化性能 |
| 1.3 导热性能 |
| 1.4 抗热震性能 |
| 2 提升反应烧结碳化硅力学性能的主要措施 |
| 2.1 优化材料制备工艺 |
| 2.1.1 生坯制备工艺 |
| 2.1.2 烧结工艺 |
| 2.1.3 热处理工艺 |
| 2.2 引入补强增韧相 |
| 2.2.1 颗粒补强增韧 |
| 2.2.2 晶须、纤维或多壁碳纳米管补强增韧 |
| 3 展望 |
（2）碳化硅纤维及其复合材料的制备与性能研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 引言 |
| 2 文献综述 |
| 2.1 碳化硅概述 |
| 2.1.1 碳化硅的结构 |
| 2.1.2 碳化硅纳米材料的性能 |
| 2.2 一维碳化硅纳米材料 |
| 2.2.1 一维碳化硅纳米材料的分类 |
| 2.2.2 一维碳化硅纳米材料的合成方法 |
| 2.2.3 一维碳化硅纳米材料的基本特性 |
| 2.3 一维碳化硅纤维及其复合材料的应用 |
| 2.3.1 压力传感器 |
| 2.3.2 超级电容器 |
| 2.3.3 相变储能 |
| 2.4 论文研究目的及意义 |
| 2.4.1 研究目的 |
| 2.4.2 研究内容 |
| 3 实验原料、仪器设备及表征方法 |
| 3.1 实验原料 |
| 3.2 实验仪器及设备 |
| 3.3 表征方法 |
| 3.3.1 扫描电子显微镜(Scanning Electron Microscope,简称SEM)分析 |
| 3.3.2 透射电子显微镜(Transmission electron microscope,简称TEM)分析 |
| 3.3.3 高分辨透射电镜(HRTEM)分析 |
| 3.3.4 X射线衍射(X-ray diffractometer,简称:XRD)分析 |
| 3.3.5 傅里叶红外光谱(Fourier Transform Infrared Spectrometer,型号:FT-IR)分析 |
| 3.3.6 热重(Thermo Gravimetric Analyzer,简称:TGA)分析 |
| 3.3.7 氮气吸附/脱附等温曲线 |
| 3.3.8 X-射线光电子能谱(X-ray photoelectron spectroscopy,简称XPS)分析 |
| 3.3.9 差示扫描量热仪(Differential scanning calorimetry,简称DSC) |
| 3.3.10 光致发光特性(Photoluminescence,简称PL)测试 |
| 3.3.11 热导率测试(入或K) |
| 3.3.12 网络矢量测试仪 |
| 4 不同形貌碳化硅纤维的可控制备及其热力学、动力学分析 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验部分 |
| 4.3 结果与讨论 |
| 4.3.1 原料配比对材料微观结构与形貌的影响分析 |
| 4.3.2 反应温度对材料微观结构与形貌的影响分析 |
| 4.3.3 保温时间对材料微观结构与形貌的影响分析 |
| 4.3.4 降温速率的影响及产品微观结构与形貌分析 |
| 4.3.5 碳化硅纤维的生长的热力学和动力学分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 不同形貌的碳化硅纤维及其性能研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 立方碳化硅纳米材料热/光/电性能 |
| 5.2.1 立方碳化硅纳米材料热学性能 |
| 5.2.2 立方碳化硅纳米材料电学性能 |
| 5.2.3 立方碳化硅纳米材料光学性能 |
| 5.3 本章小结 |
| 6 碳化硅纤维气凝胶复合材料及其压阻性能研究 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 实验部分 |
| 6.2.1 碳化硅/聚丙烯腈气凝胶的制备 |
| 6.2.2 聚苯胺/碳化硅/聚丙烯腈复合材料的原位合成 |
| 6.2.3 聚苯胺/碳化硅/聚丙烯腈复合材料的压阻测试 |
| 6.3 结果与讨论 |
| 6.3.1 样品的结构与分析 |
| 6.3.2 聚苯胺/碳化硅/聚丙烯腈复合材料复合材料的压阻性能 |
| 6.4 本章小结 |
| 7 导热增强型多孔碳球/SiC纤维/十八醇复合相变材料 |
| 7.1 引言 |
| 7.2 实验部分 |
| 7.2.1 多孔碳球/碳化硅纤维载体的制备 |
| 7.2.2 多孔碳球/碳化硅纤维/十八醇复合相变材料的制备 |
| 7.3 结果与讨论 |
| 7.3.1 样品的结构及分析 |
| 7.3.2 复合相变材料的热性能 |
| 7.4 本章小结 |
| 8 全文结论 |
| 参考文献 |
| 作者简历及在学研究成果 |
| 学位论文数据集 |
（3）国内外碳化硅陶瓷材料研究与应用进展（论文提纲范文）
| 0 引 言 |
| 1 碳化硅晶形结构及粉体制备 |
| 2 碳化硅陶瓷烧结技术 |
| 2.1 反应烧结 |
| 2.2 常压烧结 |
| 2.3 重结晶烧结 |
| 2.4 热压烧结 |
| 2.5 热等静压烧结 |
| 2.6 放电等离子烧结 |
| 2.7 闪 烧 |
| 2.8 振荡压力烧结 |
| 3 烧结助剂的研究探索 |
| 3.1 单组份金属 |
| 3.2 金属氧化物 |
| 4 碳化硅陶瓷应用进展 |
| 4.1 高温应用领域 |
| 4.2 加热与热交换工业领域 |
| 4.3 腐蚀环境下的应用 |
| 4.4 耐磨损机械领域 |
| 4.5 国防军工领域 |
| 4.6 光学应用领域 |
| 4.7 半导体领域的应用 |
| 4.8 核工业领域的应用 |
| 5 结 语 |
（4）烧结制度及添加剂对反应烧结碳化硅过程的作用机理（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 文献综述 |
| 1.1 前言 |
| 1.2 碳化硅陶瓷及其烧结方法 |
| 1.2.1 无压烧结碳化硅 |
| 1.2.2 热压烧结碳化硅 |
| 1.2.3 重结晶烧结碳化硅 |
| 1.2.4 反应烧结碳化硅 |
| 1.3 反应烧结碳化硅的成型方法 |
| 1.3.1 注浆成型 |
| 1.3.2 等静压成型 |
| 1.3.3 流延成型 |
| 1.3.4 模压成型 |
| 1.4 反应烧结碳化硅工艺及其烧结助剂 |
| 1.4.1 反应烧结碳化硅的烧结工艺 |
| 1.4.2 反应烧结碳化硅用烧结助剂 |
| 1.5 本论文的提出及主要研究内容 |
| 第二章 实验方案及表征方法 |
| 2.1 实验原料 |
| 2.2 实验流程 |
| 2.3 实验设备 |
| 2.4 结构与性能表征检测设备 |
| 第三章 热处理制度对两步烧结法制备反应烧结碳化硅微观结构与性能的影响 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 渗硅时间对反应烧结碳化硅的影响 |
| 3.2.1 线变化率 |
| 3.2.2 物相组成 |
| 3.2.3 显气孔率和体积密度 |
| 3.2.4 常温耐压强度 |
| 3.2.5 渗硅时间对反应烧结碳化硅的影响 |
| 3.3 烧结温度对反应烧结碳化硅的影响 |
| 3.3.1 线变化率 |
| 3.3.2 物相组成 |
| 3.3.3 微观形貌 |
| 3.3.4 显气孔率和体积密度 |
| 3.3.5 常温耐压强度 |
| 3.4 热处理制度对SiC反应烧结的影响机理 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 Al对两步烧结法制备反应烧结SiC陶瓷微观结构与性能的影响 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验结果与分析 |
| 4.2.1 线变化率 |
| 4.2.2 物相组成 |
| 4.2.3 微观结构 |
| 4.2.4 显气孔率和体积密度 |
| 4.2.5 CT三维结构 |
| 4.2.6 常温耐压强度 |
| 4.3 Al对SiC反应烧结的促进作用及反应机理 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 Al_4SiC_4对两步烧结法制备反应烧结SiC陶瓷微观结构与性能的影响 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 实验结果及分析 |
| 5.2.1 线变化率 |
| 5.2.2 物相组成 |
| 5.2.3 微观结构 |
| 5.2.4 显气孔率和体积密度 |
| 5.2.5 CT三维结构 |
| 5.2.6 常温耐压强度 |
| 5.3 Al_4SiC_4对SiC反应烧结的作用机理 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 全文结论 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 附录1 攻读硕士学位期间的科研成果 |
| 附录2 攻读硕士学位期间参加的科研项目 |
（5）不同气氛下Al4SiC4对重结晶碳化硅微观结构与性能的影响（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 文献综述 |
| 1.1 前言 |
| 1.2 SiC材料 |
| 1.2.1 重结晶烧结碳化硅 |
| 1.2.2 碳化硅陶瓷的烧结助剂 |
| 1.3 Al_4SiC_4材料 |
| 1.3.1 Al_4SiC_4的制备方法 |
| 1.3.2 Al_4SiC_4的性能与应用 |
| 1.3.3Al_4SiC_4 作为SiC陶瓷烧结助剂的应用 |
| 1.4 AlN-SiC材料 |
| 1.5 论文的主要研究内容 |
| 第2章 Al_4SiC_4高温氮化反应过程 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 实验方案 |
| 2.3 氮化温度对Al_4SiC_4稳定性的影响 |
| 2.3.1 物相组成 |
| 2.3.2 内部成键方式 |
| 2.3.3 微观形貌 |
| 2.4 保温时间对Al_4SiC_4氮气下稳定性的影响 |
| 2.4.1 物相组成 |
| 2.4.2 微观形貌与孔径分布 |
| 2.5 反应机理分析 |
| 2.6 本章小结 |
| 第3章 不同气氛下二次热处理后Al_4SiC_4 对重结晶SiC微观结构与性能的影响 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验方案 |
| 3.3 原位生成AlN-SiC对重结晶SiC微观结构与性能的影响 |
| 3.3.1 物相组成 |
| 3.3.2 微观形貌 |
| 3.3.3 孔径分析 |
| 3.3.4 热膨胀系数 |
| 3.3.5 力学性能 |
| 3.4 原位生成AlN-SiC对重结晶SiC的影响机理 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 氩气下Al_4SiC_4 对重结晶SiC微观结构与性能的影响 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验方案 |
| 4.3 Al_4SiC_4 对重结晶SiC微观结构与性能的影响 |
| 4.3.1 物相组成 |
| 4.3.2 微观形貌 |
| 4.3.3 孔径分析 |
| 4.3.4 力学性能 |
| 4.4 氩气下Al_4SiC_4 对重结晶SiC的影响机理 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 全文结论 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录1 攻读硕士学位期间发表的论文 |
| 附录2 攻读硕士学位期间参加的科研项目 |
（6）基于氧化石墨烯/聚碳硅烷先驱体制备3D-SiC（rGO）陶瓷及其性能研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 碳化硅材料概述 |
| 1.2.1 碳化硅的基本性质 |
| 1.2.2 碳化硅的晶体结构 |
| 1.2.3 碳化硅的应用 |
| 1.3 碳化硅陶瓷制备方法 |
| 1.3.1 碳化硅陶瓷烧结工艺 |
| 1.3.2 先驱体法制备碳化硅陶瓷 |
| 1.4 聚合物先驱体碳化硅陶瓷 |
| 1.4.1 纤维 |
| 1.4.2 薄膜与涂层 |
| 1.4.3 多孔陶瓷 |
| 1.4.4 块体陶瓷的研究进展与存在问题 |
| 1.5 本文研究意义与内容 |
| 1.5.1 选题依据 |
| 1.5.2 研究内容 |
| 参考文献 |
| 第二章 实验部分 |
| 2.1 实验材料与设备 |
| 2.1.1 实验原料与试剂 |
| 2.1.2 实验仪器与设备 |
| 2.2 纳米复合3D-SiC(rGO)陶瓷的制备 |
| 2.2.1 先驱体PCS-VTES-GO合成与裂解 |
| 2.2.2 裂解陶瓷/先驱体共混体系再裂解工艺制备3D-SiC(rGO)陶瓷 |
| 2.3 改性3D-SiC(Al,rGO)陶瓷的制备 |
| 2.3.1 含铝先驱体PACS-VTES-GO合成及SiC(Al,rGO)陶瓷制备 |
| 2.3.2 裂解陶瓷/先驱体共混体系再裂解工艺制备3D-SiC(Al,rGO)陶瓷 |
| 2.4 表征与测试方法 |
| 2.4.1 基本物理参数测量 |
| 2.4.2 结构与组分分析 |
| 2.4.3 力学性能测试 |
| 参考文献 |
| 第三章 3D-SiC(rGO)陶瓷的制备及其结构表征与性能分析 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 裂解陶瓷/先驱体共混体系表征与分析 |
| 3.3 纳米复合3D-SiC(rGO)陶瓷微观结构表征与性能分析 |
| 3.3.1 陶瓷基本物理参数 |
| 3.3.2 陶瓷形貌分析 |
| 3.3.3 陶瓷组分分析 |
| 3.3.4 陶瓷微观结构分析 |
| 3.3.5 陶瓷硬度与断裂韧性分析 |
| 3.3.6 陶瓷表面形貌修饰 |
| 3.3.7 讨论分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第四章 改性3D-SiC(Al,rGO)陶瓷的制备及其结构与性能分析 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 SiC(Al,rGO)裂解填料的制备与表征 |
| 4.2.1 含铝先驱体PACS-VTES-GO表征分析 |
| 4.2.2 SiC(Al,rGO)陶瓷表征分析 |
| 4.3 再裂解温度对3D-SiC(Al,rGO)陶瓷的影响 |
| 4.3.1 不同再裂解温度的样品制备 |
| 4.3.2 XRD物相分析 |
| 4.3.3 Raman光谱分析 |
| 4.3.4 EPMA元素分析 |
| 4.3.5 SEM分析 |
| 4.3.6 TEM分析 |
| 4.3.7 硬度与断裂韧性分析 |
| 4.3.8 TG分析 |
| 4.3.9 陶瓷表面形貌修饰 |
| 4.3.10 讨论分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第五章 总结与展望 |
| 5.1 结论 |
| 5.2 展望 |
| 攻读硕士期间论文发表与专利申请情况 |
| 致谢 |
（7）Cf/SiC复合材料陶瓷连接层的设计、制备与连接性能研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 引言 |
| 第2章 文献综述 |
| 2.1 碳纤维增强碳化硅复合材料性能及其应用 |
| 2.1.1 碳纤维增强碳化硅复合材料简介 |
| 2.1.2 碳纤维增强碳化硅复合材料制备工艺 |
| 2.1.3 碳纤维增强碳化硅复合材料应用领域 |
| 2.2 C_f/SiC复合材料连接技术研究进展 |
| 2.2.1 物理连接法 |
| 2.2.2 活性金属钎焊 |
| 2.2.3 固态扩散连接 |
| 2.2.4 瞬时液相扩散连接 |
| 2.2.5 MAX相连接 |
| 2.2.6 自蔓延高温合成连接 |
| 2.2.7 玻璃钎料连接 |
| 2.2.8 有机前驱体连接 |
| 2.2.9 反应连接 |
| 2.3 课题研究提出的意义与研究内容 |
| 第3章 测试与表征 |
| 3.1 实验原料和设备 |
| 3.2 样品的测试和表征 |
| 3.2.1 多孔碳样品性能表征 |
| 3.2.2 烧结体和连接件性能表征 |
| 第4章 孔径可控的多孔碳素坯的制备与研究 |
| 4.1 前言 |
| 4.2 实验过程 |
| 4.2.1 制备工艺过程 |
| 4.2.2 PIPS制备多孔碳的影响因素 |
| 4.3 树脂凝胶体系组成对多孔碳孔结构的影响 |
| 4.3.1 不同有机溶剂对多孔碳孔结构的影响 |
| 4.3.2 乙二醇含量对多孔碳形成的影响 |
| 4.4 金属离子催化剂对多孔碳孔结构的影响 |
| 4.4.1 氯化亚铁催化剂对多孔碳孔结构的影响 |
| 4.4.2 氯化亚铁促进孔结构形成的机理分析 |
| 4.4.3 氯化亚铁催化剂对多孔碳相组成和磁学性能的影响 |
| 4.4.4 二价金属离子种类对多孔碳的孔径分布和微观结构的影响 |
| 4.5 硼酸对多孔碳孔结构的调控 |
| 4.5.1 制备过程 |
| 4.5.2 硼酸与树脂-乙二醇体系之间的相互作用 |
| 4.5.3 硼酸含量对多孔碳孔结构的影响 |
| 4.6 二价金属盐与硼酸协同作用对多孔碳孔结构调控 |
| 4.7 结论 |
| 第5章 一步硅熔渗法连接C_f/SiC复合材料 |
| 5.1 前言 |
| 5.2 一步硅熔渗法反应连接C_f/SiC复合材料的制备过程 |
| 5.2.1 实验原料 |
| 5.2.2 一步硅熔渗法连接过程 |
| 5.3 不同密度的多孔碳素坯连接微观结构与性能 |
| 5.4 不同孔径的多孔碳预制体反应连接接头微观结构与力学性能 |
| 5.4.1 不同孔径多孔碳预制体反应烧结样品微观形貌及力学性能 |
| 5.4.2 不同孔径制备的连接接头微观结构和力学性能 |
| 5.5 SiC惰性填料的加入对反应连接连接层微观结构和力学性能的影响 |
| 5.5.1 SiC惰性填料的加入对多孔碳预制体微观结构的影响 |
| 5.5.2 SiC含量对连接层微观结构的影响 |
| 5.5.3 不同SiC含量对接头力学性能的影响 |
| 5.6 一步硅熔渗法接头微观结构与力学性能 |
| 5.6.1 一步硅熔渗法接头微观结构 |
| 5.6.2 一步硅熔渗法接头力学性能 |
| 5.6.3 一步硅熔渗法连接机理分析 |
| 5.7 结论 |
| 第6章 短切碳纤维加入对C_f/SiC连接微观结构和性能的影响 |
| 6.1 前言 |
| 6.2 实验过程 |
| 6.2.1 实验原料 |
| 6.2.2 连接所用浆料制备及连接过程 |
| 6.3 碳纤维对树脂/醇/SiC浆料体系裂解后的微观结构 |
| 6.4 短切碳纤维为反应熔渗后烧结样品的微观结构与力学性能的影响 |
| 6.4.1 短切碳纤维对反应熔渗后烧结样品的相组成与微观结构的影响 |
| 6.4.2 短切碳纤维对反应熔渗后烧结样品的体积密度和游离硅含量的影响 |
| 6.5 短切碳纤维对反应连接法连接C_f/SiC复合材料连接层微观结构和力学性能的影响 |
| 6.5.1 C_f/SiC复合材料连接件连接层的微观结构 |
| 6.5.2 短切碳纤维对C_f/SiC复合材料连接件的连接层力学性能的影响 |
| 6.6 小结 |
| 第7章 全文总结 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
| 攻读博士学位期间发表的学术论文和研究成果 |
（8）太阳能热发电用SiC储热陶瓷材料的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题研究的背景、目的及意义 |
| 1.2 与课题相关的国内外研究进展 |
| 1.2.1 塔式太阳能热发电及其储热材料的研究进展 |
| 1.2.2 高热导率SiC陶瓷材料研究进展 |
| 1.2.3 SiC_w/SiC制备方法研究进展 |
| 1.2.4 SiC基陶瓷的高温性能研究进展 |
| 1.3 课题研究主要内容 |
| 第2章 原位合成SiC_w/SiC复相陶瓷的制备、结构与性能 |
| 2.1 实验 |
| 2.1.1 实验用原料 |
| 2.1.2 样品配方组成设计 |
| 2.1.3 样品制备 |
| 2.1.4 样品性能与结构表征方法 |
| 2.2 结果分析与讨论 |
| 2.2.1 影响样品烧成收缩率的因素 |
| 2.2.2 影响样品吸水率、显气孔率、体积密度和抗折强度的因素 |
| 2.2.3 样品相组成分析 |
| 2.2.4 原位合成SiC_w形貌研究 |
| 2.2.5 原位合成SiC_w机理探讨 |
| 2.2.6 样品的热学性能分析 |
| 2.2.7 样品抗热震机理的研究 |
| 2.2.8 样品抗氧化机理的研究 |
| 2.3 本章小结 |
| 第3章 Fe_2O_3 对原位合成SiC_w形貌及SiC_w/SiC复相陶瓷性能的影响 |
| 3.1 实验 |
| 3.1.1 实验用原料 |
| 3.1.2 样品配方组成设计 |
| 3.1.3 样品制备 |
| 3.1.4 结构、性能表征方法 |
| 3.2 结果分析与讨论 |
| 3.2.1 Fe_2O_3 对样品烧成收缩率的影响 |
| 3.2.2 Fe_2O_3 对样品吸水率、显气孔率、体积密度和抗折强度的影响 |
| 3.2.3 Fe_2O_3对SiC_w/SiC复相陶瓷相组成的影响 |
| 3.2.4 Fe_2O_3对SiC_w形貌的改善及其机理 |
| 3.2.5 Fe_2O_3 对样品热学性能的影响 |
| 3.2.6 Fe_2O_3 对样品抗热震性能的影响 |
| 3.2.7 Fe_2O_3 对样品抗氧化性能的影响 |
| 3.3 本章小结 |
| 第4章 Y_2O_3对SiC_w/SiC复相陶瓷的致密化改性研究 |
| 4.1 实验 |
| 4.1.1 实验用原料 |
| 4.1.2 样品配方组成设计 |
| 4.1.3 样品制备 |
| 4.1.4 样品结构、性能表征方法 |
| 4.2 结果分析与讨论 |
| 4.2.1 Y_2O_3 对样品烧成收缩率的影响 |
| 4.2.2 Y_2O_3 对样品吸水率、显气孔率、体积密度和抗折强度的影响 |
| 4.2.3 Y_2O_3 对样品的相组成的影响 |
| 4.2.4 Y_2O_3 对样品显微结构的影响 |
| 4.2.5 Y_2O_3 对样品抗氧化性能的影响 |
| 4.2.6 Y_2O_3 对样品抗热震性能的影响 |
| 4.2.7 Y_2O_3 对样品热学性能的影响 |
| 4.3 本章小结 |
| 第5章 SiC基复相陶瓷-PCM复合储热材料的研究 |
| 5.1 实验用原料 |
| 5.2 样品制备 |
| 5.3 热循环性能表征方法 |
| 5.3.1 热循环实验方法 |
| 5.3.2 FE-SEM测试 |
| 5.4 结果分析与讨论 |
| 5.4.1 SiC基复相陶瓷与Al-Si-Cu合金的相容性机理研究 |
| 5.4.2 SiC基复相陶瓷与Na Cl的相容性机理研究 |
| 5.4.3 显热-潜热复合储热材料储热密度分析 |
| 5.5 本章小结 |
| 第6章 全文结论及展望 |
| 6.1 全文结论 |
| 6.2 创新点 |
| 6.3 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表的论文及参与的科研项目 |
（9）钛铝酸钙-矾土-碳化硅复相耐火材料制备与性能研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 前言 |
| 第1章 文献综述 |
| 1.1 钛铝酸钙 |
| 1.1.1 钛铁合金冶炼 |
| 1.1.2 合金冶炼废渣的处理技术 |
| 1.1.3 国外合金冶炼废渣利用现状 |
| 1.1.4 国内合金冶炼废渣利用现状 |
| 1.1.5 钛铝酸钙的产生 |
| 1.2 矾土-碳化硅复相材料 |
| 1.2.1 矾土-碳化硅复相材料工艺技术发展 |
| 1.2.2 矾土-碳化硅复相材料技术要求 |
| 1.2.3 矾土-碳化硅材料的损毁机理 |
| 1.2.4 矾土-碳化硅复相材料性能改善 |
| 1.3 本课题的研究背景、意义及主要内容 |
| 1.3.1 研究背景 |
| 1.3.2 研究目的 |
| 1.3.3 研究内容 |
| 第2章 实验原料及研究方法 |
| 2.1 实验原料 |
| 2.2 研究方法与技术路线 |
| 2.3 实验仪器设备 |
| 第3章 空气气氛烧成下钛铝酸钙-矾土-碳化硅材料的性能研究 |
| 3.1 CAT加入量对钛铝酸钙-矾土-碳化硅材料性能的影响 |
| 3.1.1 实验配方 |
| 3.1.2 实验结果与分析 |
| 3.1.2.1 物相组成与显微结构 |
| 3.1.2.2 力学性能 |
| 3.1.2.3 热学性能 |
| 3.1.2.4 抗碱性气体侵蚀性能 |
| 3.2 CAT粒度对钛铝酸钙-矾土-碳化硅材料性能的影响 |
| 3.2.1 实验配方 |
| 3.2.2 实验结果与分析 |
| 3.2.2.1 物相组成与显微结构 |
| 3.2.2.2 力学性能 |
| 3.2.2.3 热学性能 |
| 3.2.2.4 抗碱性气体侵蚀性能 |
| 3.2.2.5 讨论 |
| 3.3 Y_2O_3加入量对钛铝酸钙-矾土-碳化硅材料性能的影响 |
| 3.3.1 实验配方 |
| 3.3.2 实验结果与分析 |
| 3.3.2.1 物相组成与显微结构 |
| 3.3.2.2 力学性能 |
| 3.3.2.3 热学性能 |
| 3.3.2.4 抗碱性气体侵蚀性能 |
| 3.4 烧成温度对钛铝酸钙-矾土-碳化硅材料性能的影响 |
| 3.4.1 实验配方 |
| 3.4.2 实验结果与分析 |
| 3.4.2.1 物相组成与显微结构 |
| 3.4.2.2 烧结性能 |
| 3.4.2.3 讨论 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 还原气氛烧成下钛铝酸钙-矾土-碳化硅材料的性能研究 |
| 4.1 CAT加入量对钛铝酸钙-矾土-碳化硅试样性能的影响 |
| 4.1.1 实验配方 |
| 4.1.2 实验结果与分析 |
| 4.1.2.1 物相组成与显微结构 |
| 4.1.2.2 力学性能 |
| 4.1.2.3 热学性能 |
| 4.1.2.4 抗碱性气体侵蚀性能 |
| 4.1.2.5 讨论 |
| 4.2 本章小结 |
| 第5章 总结与展望 |
| 5.1 全文总结 |
| 5.2 不足与展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录1 攻读硕士学位期间发表的论文 |
（10）激光3D打印碳化硅陶瓷粉末及反应熔渗工艺的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 碳化硅陶瓷及其成形工艺 |
| 1.2 陶瓷3D打印的研究现状 |
| 1.3 碳化硅陶瓷激光3D打印研究现状 |
| 1.4 课题来源、研究目的和意义及研究内容 |
| 1.4.1 研究目的及意义 |
| 1.4.2 研究内容 |
| 第2章 工艺实验及研究方法 |
| 2.1 实验材料 |
| 2.1.1 原材料 |
| 2.1.2 其他材料 |
| 2.1.4 粉末制备 |
| 2.2 复合成形工艺 |
| 2.2.1 激光选区烧结 |
| 2.2.2 沥青浸渍 |
| 2.2.3 反应熔渗 |
| 2.3 实验设备 |
| 2.4 分析与测试 |
| 2.4.1 激光粒度测试 |
| 2.4.2 尺寸变化率测量 |
| 2.4.3 密度及孔隙测试 |
| 2.4.4 弯曲强度测试 |
| 2.4.5 差示扫描热分析和热重分析 |
| 2.4.6 扫描电镜(SEM)分析 |
| 2.4.7 X射线衍射(XRD)分析 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 坯体碳密度对SiC陶瓷SLS/RMI试样性能影响研究 |
| 3.1 碳密度对反应熔渗碳化硅性能的影响机理 |
| 3.2 SiC陶瓷SLS/RMI复合成形 |
| 3.2.1 粉末制备 |
| 3.2.2 粉末制备方法对SLS坯体致密度与性能的影响 |
| 3.2.3 炭黑含量对SLS坯体致密度与性能的影响 |
| 3.2.4 炭化工艺及碳密度计算 |
| 3.2.5 粉末制备方式及炭黑含量对碳化硅的性能影响 |
| 3.3 浸渍工艺对激光3D打印碳化硅的性能影响 |
| 3.3.1 浸渍 |
| 3.3.2 炭化 |
| 3.3.3 沥青浸渍炭化对坯体密度及孔隙的影响研究 |
| 3.4 碳化硅陶瓷的性能的优化 |
| 3.5 复杂结构碳化硅零件制造 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 碳纤维对SiC陶瓷复合材料SLS/RMI试样性能影响研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 粉末制备工艺 |
| 4.3 激光选区烧结成形 |
| 4.4 坯体的浸渍与炭化 |
| 4.5 C_f/SiC陶瓷复合材料的性能研究 |
| 4.6 本章小结 |
| 第5章 颗粒级配对SiC陶瓷SLS/RMI试样性能影响研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 粉体颗粒级配理论 |
| 5.3 粉体粒度分布及形貌 |
| 5.4 颗粒级配对SLS坯体成形致密度与性能影响研究 |
| 5.5 颗粒级配对SiC烧结体致密度与性能影响研究 |
| 5.6 本章小结 |
| 第6章 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士期间的科研成果 |
四、热处理温度对反应烧结碳化硅材料组织与性能的影响（论文参考文献）
- [1]反应烧结碳化硅高温性能的研究进展[J]. 董博,余超,邓承继,祝洪喜,丁军,朱青友. 耐火材料, 2022
- [2]碳化硅纤维及其复合材料的制备与性能研究[D]. 宿金栋. 北京科技大学, 2020
- [3]国内外碳化硅陶瓷材料研究与应用进展[J]. 李辰冉,谢志鹏,康国兴,安迪,魏红康,赵林. 硅酸盐通报, 2020(05)
- [4]烧结制度及添加剂对反应烧结碳化硅过程的作用机理[D]. 艾俊迪. 武汉科技大学, 2020(01)
- [5]不同气氛下Al4SiC4对重结晶碳化硅微观结构与性能的影响[D]. 邢广超. 武汉科技大学, 2020
- [6]基于氧化石墨烯/聚碳硅烷先驱体制备3D-SiC（rGO）陶瓷及其性能研究[D]. 廖亮. 厦门大学, 2019(07)
- [7]Cf/SiC复合材料陶瓷连接层的设计、制备与连接性能研究[D]. 吴西士. 中国科学院大学(中国科学院上海硅酸盐研究所), 2019(03)
- [8]太阳能热发电用SiC储热陶瓷材料的研究[D]. 田江洲. 武汉理工大学, 2019(07)
- [9]钛铝酸钙-矾土-碳化硅复相耐火材料制备与性能研究[D]. 陈建威. 武汉科技大学, 2019(01)
- [10]激光3D打印碳化硅陶瓷粉末及反应熔渗工艺的研究[D]. 吴添. 武汉理工大学, 2019(07)