Si_(1-x-y)Ge_xC_y合金薄膜电学性能的研究

采用射频共溅射复合靶(Si Ge 石墨C)技术制备Si1-x-yGexCy三元合金薄膜.Si,Ge和C的含量用其靶的相对面积来表示,对样品的后退火处理是在N2气保护下恒温30min后自然降温到室温.通过IR,Raman和XPS的测量结果表明,所制备的薄膜中含有Si,Ge,C3种元素,有较明显的Si-C,Si-Ge,Ge-C键合.通过电阻率—温度谱ρ-T的测量研究薄膜的电学性能,测量了不同C含量和不同温度退火后薄膜ρ-T关系的变化,发现随C含量的增加电阻率增大,激活能也增大;450℃退火后电阻率普遍变小,激活能也变小,对这一规律性的结果作了解释     

第一性原理研究C/Si比对SiC理想剪切强度的影响

使用第一性原理计算方法研究C/Si比对β-SiC的理想剪切强度的影响,建立化学计量比下理想β-SiC分子模型,用C原子替换其中的Si原子,经蒙特卡罗方法优化得到非化学计量比下的SiC分子模型,这些晶体的C/Si比的变化范围是1~1.52.每个模型样品都沿[100]方向剪切,得到其剪切应力应变关系,最终了解C/Si比对SiC理想剪切强度的影响.计算结果表明,随着C/Si比增加,SiC的理想强度总体上呈下降趋势.在剪切载荷逐渐增大情况下,晶体会在C团簇周围的C-C键或者C-Si键处断裂.C原子的聚集,会使SiC的剪切强度减少,因为C团簇内部存在应变,而且C团簇越大,SiC的剪切强度下降得越剧烈.     

C(膜)/Si(SiO2)(纳米微粒)/C(膜)的XPS及Raman谱测试分析

X射线光电子能谱测试(XPS)分析C(膜)/Si(SiO2)(纳米微粒)/C(膜)样品发现:把400℃退火后的样品继续加热到650℃并退火1h后,样品中除原有的Si晶体外,生成了SiC晶体,同时还出现了SiO2晶体,这表明一部分Si与C反应生成SiC的同时,氧气的氧化作用占主导地位,把大部分Si氧化成了SiO2.对比分析在650℃和750℃退火后样品的Raman谱发现:随着加热温度的升高,SiC与Si含量增加而SiO2含量减少.这表明:在750℃时,C原子的还原作用继400℃后再次占主导地位,又把一部分SiO2还原成Si.     

C（膜）／S2（Si02）（纳米微粒）／C（膜）的XPS及Raman谱测试分析

X射线光电子能谱测试(XPS)分析C(膜)／Si(Si02)(纳米微粒)／C(膜)样品发现：把400℃退火后的祥品继续加热到650℃并退火1h后，样品中除原有的Si晶体外，生成了SiC晶体，同时还出现了Si02晶体，这表明一部分Si与C反应生成SiC的同时，氧气的氧化作用占主导地位，把大部分Si氧化成了Si02．对比分析在650℃和750℃退火后祥品的Raman谱发现：随着加热温度的升高，SiC与Si含量增加而SiO2含量减少．这表明：在750℃时，C原于的还原作用继400℃后再次占主导地位，又把一部分Si02还原成Si．     

Ni-Fe-Cr基高温合金表面AICrN涂层制备及高温氧化性能

采用阴极弧离子镀法在Ni-Fe-Cr基高温合金表面制备了AlCrN涂层.通过电子扫描电镜、能谱仪、X射线衍射仪和X射线光电子谱仪等分析了AlCrN涂层表面和界面的形貌、能谱、物相以及结合能谱,并进行了800和900℃高温氧化实验,研究了AlCrN涂层抗高温氧化性能及其机理.实验结果表明:AlCrN涂层主要成分为Al、Cr和N元素,添加Al元素后表现出较强的AlN择优取向;Al2p峰谱为Al—N和Al—O结合键,Cr2p峰谱为Cr—O和Cr—N结合键,N1s峰谱以Cr—N和Al—N的形态存在,另外含有少量的N—Cr—O和N—Al—O结合键;经过高温氧化后AlCrN涂层表面氧化物为Cr₂O₃,对高温合金基体有良好的保护作用.     

硅基SiC薄膜的制备及性能研究

文章采用电子束物理气相沉积法在单晶Si(100)基片上制备了单层SiC薄膜和Al2O3/SiC双层膜,然后在不同温度下经氩气保护退火。通过X射线衍射仪(XRD)、原子力显微镜(AFM)对所制备的薄膜进行了结构和表面形貌分析。研究表明:退火后SiC薄膜由非晶态转为晶态,随退火温度的升高,薄膜结晶更充分,薄膜表面平均粗糙度变小;双层膜与单层膜相比,其SiC衍射峰有所增强,薄膜表面更加平滑。     

采用热丝化学气相沉积法制备SiCN薄膜的研究

采用热丝化学气相沉积(HFCVD)系统,在单晶Si衬底上制备SiCN薄膜。所采用的源气体为高纯的SiH4,CH4和N2。用原子力显微镜(AFM)、X线衍射谱(XRD)和X线光电子能谱(XPS)对样品进行表征与分析。研究结果表明:SiCN薄膜表面由许多粒径不均匀、聚集紧密的SiCN颗粒组成;薄膜虽然已经晶化,但晶化并不充分,存在着微晶和非晶成分,通过Jade软件拟合计算出薄膜的结晶度为48.72%;SiCN薄膜不是SiC和Si3N4的简单混合,薄膜中Si,C和N这3种元素之间存在多种结合态,主要的化学结合状态为Si—N,Si—N—C,C—N,N=C和N—Si—C键,但是,没有观察到Si—C键,说明所制备的薄膜形成了复杂的网络结构。     

两步包埋法制备C/C复合材料SiC/Cr-Al-Si涂层研究

采用两步包埋法在碳/碳复合材料表面制备了SiC/Cr-Al-Si涂层.采用XRD、SEM和EDS分析了涂层的物相组成、微观结构及断面元素分布,测试了双涂层碳/碳复合材料试样在1 500℃静态空气中的抗氧化性能.结果表明:SiC/Cr-Al-Si涂层主要由SiC、AlCr2Si及Al4Si2C三相组成,厚度约为120μm,无穿透性裂纹;与一步包埋法所得SiC涂层相比,SiC/Cr-Al-Si涂层碳/碳复合材料试样的抗氧化性能有所提高,该涂层试样氧化12 h后的失重不超过5%.两步包埋法所得SiC/Cr-Al-Si涂层表面存在微裂纹,并且包埋过程易于使Cr-Al-Si合金成分扩散到SiC涂层内部,从而无法形成内SiC涂层、外Cr-Al-Si涂层的双层涂层结构,降低了Cr-Al-Si合金涂层对C/C复合材料基体的高温氧化保护效果.     

Mo-Si-Al系金属化合物的制备及其高温抗氧化性能

Mo-Si系金属化合物因具有良好的高温抗氧化性而备受瞩目,但是其在高温环境下缺乏抗蠕变性能,在500℃左右就会发生加速氧化现象,使其应用受到限制。本研究利用熔射涂层法,将Al-Si混合物熔覆于基体金属Mo表面,并置于700~1 100℃真空状态下进行扩散反应,成功地在金属Mo表面制备出Mo(Si,Al)2金属间化合物层。将表层进行了Mo(Si,Al)2涂层的样品在大气中1 200℃进行10 h高温氧化试验,Mo(Si,Al)2涂层表现出良好的高温抗氧化性。另外,由于空气中氧元素与化合物层中Al、Si元素反应后形成Al2O3、Si O2,造成化合物层表面Al元素含量降低,而出现了Mo5Si3、Mo Si2化合物层。     

Bi3.25La0.75 Ti3O12薄膜的制备及性能研究

用化学溶液法在P—Si（100）衬底上制备出了一系列不同退火温度的Bi3.25La0．75Ti3O2（BLT）铁电薄膜。通过X-射线衍射、扫描电镜及椭偏光谱测量研究，得到了一系列BLT薄膜结晶状况、表面形貌及光学常数谱。其结果显示：BLT薄膜表面均匀、致密，没有裂纹；随着退火温度的升高BLT薄膜晶化越来越好，当退火温度为690℃时，BLT基本完全晶化；非晶态的BLT薄膜折射率明显低于晶态BLT薄膜的折射率，随着BLT薄膜退火温度的增加，薄膜折射率n增大且其消光系数k也略有增加。     

Fe－SiC复合镀的工艺研究

研究了采用氯化亚铁为主盐，悬浮Ｓｉｃ微粒的低温直流复合镀工艺．详细介绍了镀液中ＳｉＣ浓度、镀液主盐浓度、镀液温度、镀液ｐＨ值、阴极电流密度及搅拌间歇时间等工艺参数对复合镀层中ＳｉＣ含量的影响，并以复合镀层性能，如结合强度、硬度、耐磨性等为考察参数，确定了Ｆｅ－ＳｉＣ复合镀层中ＳｉＣ的最佳含量．     

钢表面化学气相沉积碳化硅及其高温腐蚀行为

研究了耐热钢表面化学气相沉积碳化硅的工艺．比较了耐热钢、碳化钛膜和碳化钛／碳化硅双层膜在O2 Br2 Ar气氛中的高温腐蚀行为，通过热力学分析，解释了腐蚀动力学现象．证明了在耐热钢表面被覆碳化钛／碳化硅双层膜可以大幅度提高其抗高温腐蚀能力。     

镍基纳米SiC复合镀层的摩擦学性能

为研究镍基纳米 Si C复合镀层的摩擦学性能 ,在A3钢板上制备了该镀层 ,利用扫描电镜对镀层显微组织进行观察 ,通过纳米显微力学探针测量镀层微区硬度 ,在 MM-2 0 0摩擦磨损试验机上对镀层进行磨损试验 ,研究阴极电流密度、温度和镀液中 Si C浓度等主要工艺参数对镀层耐磨性能的影响。结果表明 :Si C颗粒在镀层中分布均匀 ;Si C颗粒附近镀层的硬度是纯镍镀层的 3倍 ,但随着远离 Si C,复合镀层硬度明显下降 ;复合镀层的耐磨性能与普通镍镀层相比有较大幅度的提高 ,在油润滑条件下磨损体积为普通镍镀层的 1/ 8。     

Microstructure and oxidation resistance of SiC–MoSi2 multi-phase coating for SiC coated C/C composites

In order to improve the anti-oxidation of C/C composites, a SiC–MoSi2multi-phase coating for SiC coated carbon/carbon composites(C/C)was prepared by low pressure chemical vapor deposition(LPCVD) using methyltrichlorosilane(MTS) as precursor, combined with slurry painting from MoSi2 powder. The phase composition and morphology were analyzed by scanning electron microscope(SEM) and X-ray diffraction(XRD) methods, and the deposition mechanism was discussed. The isothermal oxidation and thermal shock resistance were investigated in a furnace containing air environment at 1500 1C. The results show that the as-prepared SiC–MoSi2coating consists of MoSi2 particles as a dispersing phase and CVD–SiC as a continuous phase. The weight loss of the coated samples is 1.51% after oxidation at 1500 1C for 90 h, and 4.79% after 30 thermal cycles between 1500 1C and room temperature. The penetrable cracks and cavities in the coating served as the diffusion channel of oxygen, resulted in the oxidation of C/C composites, and led to the weight loss in oxidation.     

碳化硅添加剂对含碳钙锆复合耐火材料性能的影响

研究了碳化硅添加剂对含碳钙锆复合耐火材料抗氧化性能的影响·结果表明碳化硅添加剂通过如下两方面改善了耐火材料的抗氧化性:一方面碳化硅将气氛中的一氧化碳还原为碳,部分地补偿耐火材料中碳的氧化而提高了耐火材料的抗氧化性;另一方面,碳化硅添加剂通过改善耐火材料的显微结构而提高了耐火材料的抗氧化性·添加碳化硅能够明显地减少耐火材料中的大尺寸气孔,从而抑制环境中的氧气向耐火材料内部扩散·特别是在耐火材料表面形成致密的硅酸二钙(Ca2SiO4)保护层,能够显著地提高含碳钙锆复合耐火材料的抗氧化性·     

CVI-RMI法制备C/SiC复合材料的微观结构与弯曲性能

以T700炭纤维准三维编织针刺整体毡为预制体,在炭纤维表面CVI预沉积热解炭涂层,利用化学气相渗透-反应熔体浸渗法(CVI-RMI)制备C/SiC复合材料,观察材料的微观形貌,并探讨界面对弯曲性能的影响。研究结果表明:利用CVI-RMI联合工艺制备的C/SiC复合材料致密度高,开孔率较小(10%),基体分布均匀;材料弯曲强度达133 MPa,呈逐层破坏机制,表现出良好的假塑性;热解炭涂层与CVI-SiC基体减少了RMI工艺过程对炭纤维的损伤,且热解炭涂层调节了炭纤维与基体之间的界面结合状况,有利于纤维的拔出。     

碳热还原法合成TiB2-SiC复合粉末及其机理分析

以硅溶胶、炭黑、TiO2和B4C为原料,采用碳热还原法合成TiB2-SiC复合粉末.研究了反应温度、TiO2添加量对合成TiB2-SiC复合粉末的物相组成和显微形貌的影响;对反应过程进行了热力学分析和计算,并探讨了TiB2-SiC复合粉末的生长机理.结果表明:TiB2-SiC复合粉末适宜的合成条件为在1 600℃保温1h.在反应过程中,TiB2先于SiC生成,TiB2的生成改变了SiC的生长方式.当复合粉末中TiB2的质量分数为10%左右时,SiC的合成过程由气-固(V-S)反应转变为气-固(V-S)和气-气(V-V)共同反应,复合粉末主要由少量球状颗粒、短棒状颗粒以及大量的晶须组成.当体系中生成的TiB2质量分数(≥20%左右)较大时,生成的晶须数量减少,同时球状、片状和短棒状等结构颗粒明显增多,出现多样化结构并存的现象,SiC的生长仍然由V-S反应和V-V反应共同控制.     

反应键合B4C–SiC复合材料的组织和力学性能

Reaction-bonded B₄C–SiC composites are highly promising materials for numerous advanced technological applications. However, their microstructure evolution mechanism remains unclear. Herein, B₄C–SiC composites were fabricated through the Si-melt infiltration process. The influences of the sintering time and the B₄C content on the mechanical properties, microstructure, and phase evolution were investigated. X-ray diffraction results showed the presence of SiC, boron silicon, boron silicon carbide, and boron carbide. Scanning electron microscopy results showed that with the increase in the boron carbide content, the Si content decreased and the unreacted B₄C amount increased when the sintering temperature reached 1650°C and the sintering time reached 1 h. The unreacted B₄C diminished with increasing sintering time and temperature when B₄C content was lower than 35wt%. Further microstructure analysis showed a transition area between B₄C and Si, with the C content marginally higher than in the Si area. This indicates that after the silicon infiltration, the diffusion mechanism was the primary sintering mechanism of the composites. As the diffusion process progressed, the hardness increased. The maximum values of the Vickers hardness, flexural strength, and fracture toughness of the reaction-bonded B₄C–SiC ceramic composite with 12wt% B₄C content sintered at 1600°C for 0.5 h were about HV 2400, 330 MPa, and 5.2 MPa·m0.5, respectively.     

新型置换法制备Ni涂覆SiC颗粒

应用自行设计的新型化学涂层工艺（置换法）,对粉末表面进行预处理后,采用自配亲水性溶液对被涂颗粒（SiC）进行表面预处理,改善了涂层金属与颗粒基体的结合状况,与未经亲水性处理的普通置换法相比,新型化学涂层工艺得到了较光滑、致密的Ni涂SiC粉末．实验进一步分析了涂层反应温度、表面活性剂、涂层助剂(乙酸)等因素对涂层效果的影响,结果表明随着涂层反应温度的升高,涂层沉积速率明显加快,但涂层致密度降低;适量的表面活性剂与涂层助剂对涂层效果有积极的作用．试验选定涂层反应温度90℃、适量聚乙二醇和乙酸的工艺条件进行涂层研究,对涂层含量、涂层厚度进行了控制与计算,得到了粉末厚度、涂层粒度、粉末表面形状因子之间的定量关系．对涂层反应的热动力学原理进行了分析研究．