新型含锆硅炔陶瓷材料的制备与性能

以甲基氢二氯硅烷(MeHSiCl2)、正丁基锂(n-BuLi)、三氯乙烯(HClC CCl2)与四氢铝锂(LiAlH4)为原料制备主链含H—Si—C≡C的硅炔聚合物(HS),将硅源与锆源(HG)进行共混,制备了一种新型复合陶瓷前驱体(GP)。采用傅里叶变换红外光谱(FT-IR)和核磁共振(NMR)对HS结构进行表征;利用FT-IR、差示扫描量热分析(DSC)与热失重分析(TGA)分别探讨GP固化行为及其耐热性能;通过X射线衍射(XRD)与激光显微拉曼光谱(Raman)等研究GP的陶瓷化性能。结果表明,GP具有优良的热稳定性能与陶瓷化性能,在1 600℃氩气气氛下保温3h可得到ZrC-ZrO2-SiC复相陶瓷,质量保留率达到75.64%。     

聚碳硅烷的高温陶瓷化机理

通过TG-DTA,IR,XRD和SEM等测试方法分析研究聚碳硅烷(PCS)的热分解过程及在真空高温条件下物相成分及晶形的变化过程。研究结果表明:聚碳硅烷质量损失主要发生在300~700℃之间,300~450℃主要发生小分子聚合物以及裂解产生的分子碎片的挥发;450~650℃之间,Si—H和C—H键发生断裂,生成氢气、烷烃等气体;650~900℃,PCS发生有机无机转变,裂解产物开始具有无机特征;900~1200℃,裂解产物基本不再具有有机特征,PCS完全转化为无定型SiC;1 200℃以后,SiC结晶形成β-SiC和α-SiC,温度升高结晶度增加且伴随晶粒的长大,2 000℃时有SiC的升华现象,且2 000℃的XRD可以证明C在PCS的陶瓷化过程中有一定富余。     

ZrB2/ZrC/SiC复相陶瓷前驱体的制备及其陶瓷化研究

针对陶瓷前驱体转化率低、热稳定性差的缺点,以正丙醇锆为锆源,苯硼酸为硼源,乙酰丙酮为配位剂,通过配位鳌合反应、取代反应成功制备了主链为B-O-Zr结构的线型含硼、锆聚合物PBZ。将其与硅炔树脂(PTSA)共混制备具有优异耐高温性能和高陶瓷化产率的复相陶瓷前驱体PBZS,该前驱体通过硅氢加成反应以及脱氢偶联反应形成高度交联的三维立体网络固化物。采用FT-IR对PBZ结构进行表征,XRF分析了PBZ的元素组成;利用固化前后的红外分析探讨了PBZS的固化行为,运用TGA研究了PBZS的耐热性能;TGA测试表明,固化产物具备优异的热稳定性能,1 000℃以下,氮气中的质量残留率为94.12%。通过XRD、XRF、TEM和Raman研究了PBZS的陶瓷化演变,结果表明,前驱体PBZS经过1 600℃热解后转化为ZrB_2/ZrC/SiC复相陶瓷,陶瓷产率为66.2%,晶粒尺寸在100 nm左右且分布均匀。     

木材陶瓷制备多孔SiC的研究

椴木木粉／酚醛树脂复合材料经高温碳化制成木材陶瓷，然后经熔融Si反应性渗入制成了多孔的SiC陶瓷．借助X射线衍射、傅里叶红外吸收光谱和扫描电子显微镜等方法对木材陶瓷和多孔SiC的物相组成、微观结构和基本性质进行了研究，利用阿基米德法和三点弯曲法测定了木材陶瓷和多孔SiC的显气孔率和弯曲强度．结果表明，木材陶瓷是非晶碳材料，含有C—O—C醚键、C—C双键及C—H结构等，多孔SiC是由主晶相β-SiC和少量第二相Si组成的复合材料；多孔SiC遗传了木材陶瓷的多孔结构；木材陶瓷向SiC陶瓷的转变使弯曲强度从12．6MPa提高到73．8MPa，显气孔率从64．1％降至53．2％。     

添加β-SiC对固相烧结α-SiC陶瓷性能的影响

该文以B4C和酚醛树脂为烧结助剂,研究了不同β-SiC(立方SiC)添加量对固相烧结α-SiC陶瓷性能的影响,确定了β-SiC最佳添加量。通过XRD、SEM和密度等测试分析表明,β-SiC在烧结过程中全部转化为6Hα-SiC,β-SiC的加入量为15%时烧结体的组织结构最为致密,烧结体体积密度达到3.13g/cm3。     

均匀化处理温度对6082铝合金组织和性能的影响

采用硬度、电导率测试、金相显微镜、X线衍射、扫描电镜、透射电镜和能谱分析技术,研究均匀化温度对合金组织和性能的影响.研究结果表明:铸态合金由α-Al固溶体和非平衡共晶相组成;490～510℃均匀化,Mg2Si相从过饱和固溶体中析出,在510℃以上均匀化,随着温度的升高,Mg2Si又逐步回溶到基体中,560℃均匀化,Mg2Si相和过剩单质Si完全溶解;随着均匀化温度的升高,非平衡析出物鱼骨状共晶形态逐渐消失,针状β-AlMnFeSi溶解、断裂,转变为具有更高(Mn+Fe)/Si比值颗粒状α-Al(MnFe)Si相,析出相在高温均匀化过程中聚集、球化;560℃均匀化,析出物的连续网状结构转变成链状结构,析出物演化为等轴粒状α-Al(MnFe)Si相.均匀化过程中合金中析出弥散α-Al(MnFe)Si相;在490～560℃保温6h均匀化处理,温度升高,合金的硬度和电导率分别升高和降低.     

热活化高岭土制备地质聚合物研究

将高岭土与氢氧化钠按不同的质量比混合,在980℃下煅烧35 min进行固体活化,生成硅、铝前聚物.选取碱/土配比最佳的活化产物,经加水、成型和养护,制成有一定抗压强度的地质聚合物.采用FTIR、XRD和SEM方法对原料、活化产物和地质聚合物的表面键合、物相及微观结构进行分析.结果表明,高岭土的特征—Si—O—Si(Al)链在加碱热活化过程中断裂,形成无序的硅、铝前聚物,这些高能的硅、铝前聚物经水化生成具有连续有序三维—Si—O—Si(Al)网状结构的地质聚合物.这种加碱固体热活化方法可有效利用天然硅铝酸盐合成地质聚合物.     

SiC发热体冷端性能优化

以α-SiC、碳素材料、硅粉等为骨料,酚醛树脂为结合剂,制备出了以α-SiC,β-SiC和Si为主晶相的SiC发热体冷端.研究了成孔剂、结合剂、硅粉、碳素等对其性能的影响,优化了其工艺参数.结果表明,当成孔剂加入量为4%～4.5%时,试样弯曲度小于0.17%;当酚醛树脂加入量在28%～30%,硅加入量在6%～8%,C1加入量在45%～48%,C2加入量在2%～5%时制品具有良好的的工艺性能、其电阻率远低于国标要求.     

以废弃棉为模板低温烧结制备SiC遗态陶瓷

以废弃脱脂棉和精梳棉为生物模板,聚碳硅烷(PCS)为SiC陶瓷先驱体,采用浸渍法在惰性气氛下1 000℃低温热解制备出了SiC遗态陶瓷,为开发非木材原料废弃物制备环境材料提供了实验依据。研究了浸渍浆料中PCS含量对烧成产物微观形貌、物相结构、线收缩率、体积密度、元素组成和比表面积的影响。结果表明:脱脂棉和精梳棉遗态保持了纤维状,浸渍浆料后纤维遗态被PCS热解产物包裹,形成了主晶形为β-SiC的遗态陶瓷;脱脂棉模板对浆料的吸收更好;随浸渍浆料中PCS含量从10%增加至40%,陶瓷中β-SiC含量逐渐增多,线收缩率逐渐减小,体积密度逐渐增大,热解产物Si含量逐渐增多,比表面积逐渐减小。     

中温固化单组分无机/有机杂化耐高温结构胶粘剂

采用酚醛-有机硅-丁腈-石棉体系制备的结构胶粘剂,加入酚醛树脂固化促进剂使胶粘剂能够中温(130 ℃)固化,室温贮存期达半年以上,达到单组分的目的,并提高了胶粘剂的力学性能和耐热性能.其瞬间耐热可达900 ℃,常温剥离强度可达1.7 kN/m,用于导弹弹头、发动机喷嘴等碳-碳复合材料的自粘或与金属材料的粘接.