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活性填料控制的先驱体裂解陶瓷的尺寸变化

金属学报 2002年第4期38卷 443-448页

作者：谢征芳陈朝辉国防科学技术大学航天与材料工程学院长沙410073

对单一先驱体、先驱体／惰性填料、先驱体／活性填料体系裂解陶瓷的尺寸变化进行了模型分析，从理论上分析了活性填料体积分数与裂解陶瓷体积收缩率和线收缩率之间的关系．揭示了活性填料的临界体积分数与活性填料反应的产率、反应前后... 详细信息

对单一先驱体、先驱体／惰性填料、先驱体／活性填料体系裂解陶瓷的尺寸变化进行了模型分析，从理论上分析了活性填料体积分数与裂解陶瓷体积收缩率和线收缩率之间的关系．揭示了活性填料的临界体积分数与活性填料反应的产率、反应前后的密度比之间的相关性．以聚碳硅烷先驱体为例、预测了在下同反应情况下，常见活性填料的临界体积分数．增加活性填料体积分数．可降低陶瓷产物的体积收缩率和气孔率．

关键词：先驱体陶瓷活性填料惰性填料尺寸变化模型分析

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纳米SiC粉末对先驱体陶瓷增材性能的影响

东北大学学报（自然科学版） 2021年第5期42卷 639-645页

作者：王志永赵宇辉赵吉宾葛春华中国科学院沈阳自动化研究所辽宁沈阳110016 中国科学院机器人与智能制造创新研究院辽宁沈阳110169 东北大学机械工程与自动化学院辽宁沈阳110819 中国科学院大学北京100049 辽宁大学化学院辽宁沈阳110036

为了减少先驱体陶瓷在高温裂解过程中裂纹及孔隙的产生,研究了惰性填料纳米SiC粉末对先驱体聚合物、先驱体陶瓷体积收缩率、陶瓷产率的影响.利用热重分析(TGA)、傅里叶转化红外线光谱(FT-IR)、X射线衍射(XRD)等检测手段进行性能分析和... 详细信息

为了减少先驱体陶瓷在高温裂解过程中裂纹及孔隙的产生,研究了惰性填料纳米SiC粉末对先驱体聚合物、先驱体陶瓷体积收缩率、陶瓷产率的影响.利用热重分析(TGA)、傅里叶转化红外线光谱(FT-IR)、X射线衍射(XRD)等检测手段进行性能分析和结构表征,采用排水法计算先驱体陶瓷体积收缩率.结果表明:先驱体陶瓷的体积收缩率随纳米SiC粉末质量分数的增加而减小,先驱体陶瓷产率随纳米SiC粉末质量分数的增加而增加,当其质量分数为3%时,体积收缩率最小,为73.47%,先驱体陶瓷产率最大,为26.42%;在高温裂解过程中,当升温速率为4℃/min时,先驱体陶瓷表面无明显裂纹且平整光滑.SiC粉末作为惰性填料具有减少先驱体陶瓷体积收缩,提高陶瓷产率的作用,且效果明显.

关键词：先驱体陶瓷增材制造惰性填料体积收缩陶瓷产率

基于有机先驱体的硅氧类陶瓷的制备与性质研究

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基于有机先驱体的硅氧类陶瓷的制备与性质研究

作者：董久霄辽宁大学

学位级别：硕士

以有机聚合物为先驱体制得的硅氧类陶瓷自身拥有稳定的结构,赋予了其众多优异的性能。人们为了改善陶瓷的性质,将其他元素引入到陶瓷中形成复合陶瓷以增加其物理化学性质并拓宽其应用领域。本文使用有机先驱体转化的方法,以有机光敏树... 详细信息

以有机聚合物为先驱体制得的硅氧类陶瓷自身拥有稳定的结构,赋予了其众多优异的性能。人们为了改善陶瓷的性质,将其他元素引入到陶瓷中形成复合陶瓷以增加其物理化学性质并拓宽其应用领域。本文使用有机先驱体转化的方法,以有机光敏树脂为原材料,以直接光固化的方式,并利用3D打印技术,结合高温热解等手段分别制备出了含有B、Ti、Cu元素的硅氧类陶瓷并对陶瓷的性质加以了探究。以硼酸作为硼源,与γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(KH-570)反应得到含B的有机先驱体溶液,在紫外光下固化后,进一步热解得到SiBCO陶瓷。通过表征可知SiBCO陶瓷为非晶结构,含有部分游离碳,内部化学键包括Si-O-Si,Si-O-B,Si-C。当硼酸与KH-570的摩尔比为1∶9、3∶9、5∶9和7∶9时,制得的陶瓷对应的产率为11.76%、23.38%、37.06%、39.45%,视密度分别为0.8158g/cm、1.2186 g/cm、1.7595 g/cm、1.9387 g/cm,电阻率分别为4060.0Ω·cm、1163.5Ω·cm、976.5Ω·cm、686.3Ω·cm。随着硼酸加入量的增多,得到的陶瓷形貌更好,平均产率更高,密度增大,导电性变强。以钛酸异丙酯作为钛源,KH-570和三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(TMPTA)为原料,配制出含Ti的有机先驱体溶液。再以3D打印和高温热解的方式得到Ti O/SiOC陶瓷。制得的陶瓷整体呈非晶态,内部含有游离碳以及二氧化钛,主要的化学键为Si-O-Si。当Ti源与Si源的物质的量的比为1∶9、2∶9、3∶9和4∶9时,制得的陶瓷对应的产率分别为21.82%、23.00%、23.67%、24.71%,视密度分别为1.4049 g/cm、1.4225 g/cm、1.4623 g/cm、1.4856 g/cm,平均显微维氏硬度分别为277.3 HV,299.3 HV,315.3 HV,321.3 HV。随着Ti源的量增多,陶瓷的产率变大,密度增加,硬度也随之增强。以KH-570、TMPTA和硅氧树脂丙烯酸酯为原料制得SiO陶瓷骨架,再以原位生长法在硝酸铜溶液和均苯三甲酸溶液中循环浸渍得到HKUST-1/SiO复合材料,最后热解得到Cu/CuO/C/SiO陶瓷。由于复合陶瓷中含有Cu/CuO的成分,使其具有催化硼氢化钠还原对硝基苯酚的性能。催化效果的强弱受到原位生长过程中循环浸渍次数的影响,循环次数越多,催化效果越强。在本实验中,经过6次循环浸渍的陶瓷样品具有最佳的催化效果,80 s便可完全催化硼氢化钠还原对硝基苯酚,经5次循环催化实验后,催化效率仍能达到90%以上。

关键词：先驱体陶瓷硅氧陶瓷复合陶瓷 3D打印有机光敏树脂

直写成型h-BN增强SiCw/SiC陶瓷基复合材料中温抗氧化性能研究

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热处理 2022年第6期37卷 10-18,22页

作者：王特特王飞潘宇飞何博上海工程技术大学材料工程学院高温合金精密成型研究中心上海201620

采用直写成型与先驱体转化相结合的工艺制备了h-BN增强SiCw/SiC陶瓷基复合材料。复合材料打印构件氧化后在外壳表面生成了玻璃态氧化膜,具有独特的流体壳加氧化膜的复合结构。相较于普通SiC陶瓷的SiO_(2)氧化膜,玻璃态硼硅酸盐氧化膜能... 详细信息

采用直写成型与先驱体转化相结合的工艺制备了h-BN增强SiCw/SiC陶瓷基复合材料。复合材料打印构件氧化后在外壳表面生成了玻璃态氧化膜,具有独特的流体壳加氧化膜的复合结构。相较于普通SiC陶瓷的SiO_(2)氧化膜,玻璃态硼硅酸盐氧化膜能更有效地降低氧向复合材料内部扩散的速率,从而使复合材料的氧含量从12.33%降至5.75%。此外,适量的增强相(如h-BN/PCS=0.5)能进一步改善复合材料的抗氧化性能,其在800℃、900℃、1 000℃和1 100℃氧化后的增重变化不大,生成的玻璃态氧化膜完整且连续,能修补氧化表面的裂纹和孔隙,提高材料致密度,减少氧向材料内部扩散的路径。

关键词：先驱体陶瓷复合材料直写成型抗氧化性能

适用于高温下的PDC-SiCN陶瓷基无线无源压力传感器的制备和性能研究

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适用于高温下的PDC-SiCN陶瓷基无线无源压力传感器的制备和性能研...

作者：窦文皓厦门大学

学位级别：硕士

随着现代工业的发展,航空领域中不可避免地要测量燃烧室内的压力,往往燃烧室内压力的大小直接影响航空发动机的安全性。但是航空发动机燃烧室内的环境极其恶劣,在这种环境下工作的传感器需要服从高温、高振动、高辐射和高化学腐蚀,为了... 详细信息

随着现代工业的发展,航空领域中不可避免地要测量燃烧室内的压力,往往燃烧室内压力的大小直接影响航空发动机的安全性。但是航空发动机燃烧室内的环境极其恶劣,在这种环境下工作的传感器需要服从高温、高振动、高辐射和高化学腐蚀,为了制备出能在航空发动机等极端环境下工作的压力传感器,需要解决以下两个问题,第一是设计并制备适用于这种极端环境下的传感器结构,第二是研究并制备能在恶劣环境下稳定存在的传感器材料。无线无源传感器的独特之处在于在最小的环境扰动下能感测到测量信号,利用外部能量,如入射电磁辐射或振动,向传感器提供能量,不需要单独供电和引线连接,没有位置限制,很适合在恶劣环境中应用。相比其他无线无源传感器,微波散射式(谐振腔式)传感器信号输出精准,抗干扰能力强,品质因子高,很适合在航空发动机内应用,但是谐振腔式传感器的传输距离较小,需要进一步提高。决定传感器性能好坏的另一个因素是传感器材料的性能,先驱体陶瓷材料(Polymerderivedceramic,PDC)是一类很有发展前景的材料,它和传统陶瓷相比烧结温度低,成型方法多,热稳定性好,耐腐蚀性强,压阻系数高,电导率可调,介电损耗低,很适合将其用作耐高温无线无源压力传感器的基体材料。由于PDC陶瓷制备工艺流程决定PDC陶瓷产物内会存在大量的孔,而无线无源压力传感器的材料必须要保证气密性。提高PDC陶瓷气密性的方法有很多,为了降低成本,可选择先驱体浸渍裂解(Polymerinfiltration and pyrolysis,PIP)工艺致密PDC陶瓷。为了解决压力传感器气密性差和传输距离小,采用Ansoft HFSS软件对压力传感器谐振腔参数进行模拟,根据传感器工作频率范围,品质因子,灵敏度以及开槽天线信号耦合大小综合确定传感器的最优尺寸。以聚乙烯基硅氮烷(Polyvinylsilazane,PVSZ)为先驱体,通过交联热解工艺合成出SiCN陶瓷,以SiCN陶瓷为传感器材料,根据设计好的尺寸制备出相应的压力传感器。对两个压力传感器进行测试发现传感器的测量压力范围为0～8 N,测量温度为500℃,灵敏度分别为9.6 MHz/N和8.44 MHz/N。为了准确测量压力,对不同温度下压力-频率拟合直线的截距和斜率进行多项式拟合,得到截距-温度和斜率-温度拟合曲线,从而根据环境温度首先确定压力-频率拟合直线的截距和斜率,再根据测量的频率确定压力值,表明所设计的传感器可以实现一定温度下的压力测量。为了进一步提升传感器的测量准确度和传输距离,通过PIP工艺制备了高气密性的SiCN陶瓷,讨论了浸渍液粘度,接触角和表面张力对PIP工艺的影响。最终确定浸渍工艺为:PVSZ/Ethanol(2:1)浸渍液用于第一次浸渍,PVSZ/Ethanol(1:1)用于后两次浸渍。对浸渍后陶瓷的气密性和相应的压力传感器的传输距离进行测试,发现浸渍后陶瓷可以保持8天的气密性,使用浸渍敏感薄膜的压力传感器的传输距离高达39 mm,说明提高敏感薄膜的致密性可以提高压力传感器的气密性和传输距离,为其应用到气压测试上奠定基础。

关键词：先驱体陶瓷无线无源压力传感器先驱体浸渍裂解工艺

石墨烯改性PDC-SiCN陶瓷的制备、性能及其温度传感器的应用

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石墨烯改性PDC-SiCN陶瓷的制备、性能及其温度传感器的应用

作者：黄奇凡厦门大学

学位级别：硕士

聚合物先驱体陶瓷(Polymer Derived Ceramics,PDC)具有优异的耐高温、抗氧化和半导体性质,并且其电学性能可以很容易通过改变PDC陶瓷结构中的碳含量来优化。利用PDC陶瓷材料的电学特性,可以将PDC陶瓷制备成传感器、锂离子电池负极材料等... 详细信息

聚合物先驱体陶瓷(Polymer Derived Ceramics,PDC)具有优异的耐高温、抗氧化和半导体性质,并且其电学性能可以很容易通过改变PDC陶瓷结构中的碳含量来优化。利用PDC陶瓷材料的电学特性,可以将PDC陶瓷制备成传感器、锂离子电池负极材料等,其中将PDC陶瓷制备成温度传感器是国际研究的一个热点。以氧化石墨烯(Graphene oxide,GO)为碳源、无水乙醇(Ethyl alcohol,ETOH)为分散剂、过氧化二异丙苯(Dicumyl peroxide,DCP)为热引发剂、聚乙烯基硅氮烷(Polyvinylsilazane,PVSZ)为PDC-SiCNO陶瓷先驱体,制备了不同GO质量分数(wt%)含量的石墨烯球改性PDC-SiCNO陶瓷(PDC-SiCNO-GO)。通过 SEM 分析发现,当 GO 含量为 0.03 wt%和 0.1 wt%时,GO 在 PDC-SiCNO-GO陶瓷基体中以微球形态存在,而当GO含量为0.3 wt%时,PDC-SiCNO-GO陶瓷基体中的GO微球出现坍塌。结合FI-IR、XRD分析GO的形成机理表明,GO微球是通过其结构边缘的羟基和羧基与PVSZ在水解过程中释放出的NH3发生反应和重组,并以PVSZ热解过程中释放的小分子气体为模板形成的。通过Raman和EPR表征发现,随着PDC-SiCNO-GO陶瓷结构中GO含量的增加,陶瓷结构中的碳簇从1.26 nm增大到1.47 nm,未成对电子数量也随着GO含量的增加而变大。分析PDC-SiCNO-GO陶瓷室温直流电导率发现,当陶瓷结构中的GO 从 0 wt%增大到 0.1 wt%时,电导率从 1.62E-08(Ω/cm) 增大到 1.39E-07(Ω/cm),而当PDC-SiCNO-GO陶瓷结构中GO质量分数增大到0.3 wt%时,PDC-SiCNO-GO陶瓷的直流电导率反而降到6.56E-08(Ω/cm)。分析PDC-SiCNO-GO陶瓷的高温直流电导、室温介电常数和低频高温介电常数发现,当PDC-SiCNO-GO陶瓷结构GO含量从0 wt%增大到0.1 wt%时,PDC-SiCNO-GO陶瓷的高温直流电导、室温介电常数和低频高温介电常数随GO含量的增加而增大,当GO含量为0.3 wt%时,PDC-SiCNO-GO陶瓷的高温直流电导、室温介电常数和低频高温介电常数反而降低。以GO为碳源、N’N-二甲基甲酰胺(Dimethylformamide,DMF)为分散剂、DCP为热引发剂、PVSZ为PDC-SiCN陶瓷先驱体,制备了不同质量分数的石墨烯增强SiCN陶瓷(PDC-SiCN-rGO)。使用EDS/SEM分析陶瓷结构中的C元素发现,当GO含量为0.3 wt%时,C元素的分布在陶瓷结构中出现团聚现象。结合Raman mapping分析发现,当GO质量分数为0.3 wt%时,陶瓷结构中碳簇的大小不均匀。研究了 PDC-SiCN-rGO的室温直流电导发现,当PDC-SiCN-rGO陶瓷结构中含有0.2 wt%的GO时,其直流电导率比PDC-SiCN陶瓷增大了 6个数量级,达到 4.35E-03(Ω/cm),而当 GO 含量为 0.3 wt%时,PDC-SiCN-rGO 陶瓷的电导率反而降低到3.34E-06(Ω/cm)。结合EDS/SEM和Raman光谱对PDC-SiCN-rGO陶瓷的导电机理进行研究发现,当PDC-SiCN-rGO陶瓷结构中碳簇越大,分布越均匀,则直流电导率越大。利用PDC-SiCNO和PDC-SiCNO-GO-0.1陶瓷的热敏特性,制备了基于PDC-SiCNO和PDC-SiCNO-GO-0.1陶瓷热敏特性的温度传感器,研究了PDC-SiCNO和PDC-SiCNO-GO-0.1陶瓷基温度传感器的温阻特性发现,在测温范围为25-600 ℃之间时,PDC-SiCNO和PDC-SiCNO-GO-0.1陶瓷基温度传感器的B值分别为1350 K和2409K,灵敏度范围分别为-2.7%K—-0.32%K和-1.5%K—-0.18%K,表明PDC-SiCNO-GO-0.1陶瓷基温度传感器的稳定性和灵敏度比PDC-SiCNO陶瓷基温度传感器好。验证了温度传感器测温集成系统的实用性发现,在常温时传感器测试的温度与实际温度相差30 ℃,而在高温时温差为80 ℃。

关键词：先驱体陶瓷石墨烯温度传感器

基于PDC-SiAlCN陶瓷的无线无源温度传感器的制备及性能研究

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基于PDC-SiAlCN陶瓷的无线无源温度传感器的制备及性能研究

作者：夏范森厦门大学

学位级别：硕士

随着现代高科技的发展,高温发动机、先进航空航天器结构部件等领域,其内部工作环境不仅具有高温的特点,还具有高压和高转速的特殊要求,若出现任何微小故障都可能产生灾难性的后果,因此进行发动机健康管理(Engine Health Management,EHM... 详细信息

随着现代高科技的发展,高温发动机、先进航空航天器结构部件等领域,其内部工作环境不仅具有高温的特点,还具有高压和高转速的特殊要求,若出现任何微小故障都可能产生灾难性的后果,因此进行发动机健康管理(Engine Health Management,EHM)显得尤为重要。EHM系统设计的关键技术之一就是传感器技术。其中无线无源温度传感器因具有无线、无源的优点,能够对航空发动机这种高温、高压、密封性的环境进行即时温度监控,有较好的工程应用前景。先驱体陶瓷不仅具有极好的耐高温、抗腐蚀和抗辐射等性能,而且具有宽禁带半导体特性,是应用在恶劣环境中的半导体器件、温敏压敏传感器潜在的优良选材。PDC-SiAlCN陶瓷中由于添加Al元素,可以较好的提高陶瓷的抗氧化性。将PDC-SiAlCN陶瓷作为谐振腔电介质、以耐高温金属作为表面金属层所形成谐振器在变化的温度环境下,因PDC-SiAlCN陶瓷介电常数的变化会导致谐振器谐振频率发生相应变化,通过建立介电常数与温度的变化关系即可得到谐振频率与环境温度的变化。以聚乙烯基硅氮烷(polyvinylsilazane,PVSZ)为先驱体,仲丁醇铝(Aluminum sec-butoxide,ASB)为铝源,经过交联、球磨、压片、热处理等工艺获得PDC-SiAlCN陶瓷,并对陶瓷进行了结构与性能的研究分析。以PDC-SiAlCN陶瓷为传感元,设计了一种谐振腔式PDC-SiAlCN陶瓷基无线无源温度传感器,利用电磁仿真模拟软件对决定传感器谐振频率f和品质因数Q的相关参数如传感器直径和厚度、开槽天线长和宽等尺寸进行模拟设计,根据模拟参数,制备出了测试温度可达1100℃的PDC-SiAlCN陶瓷基无线无源温度传感器。研究了不同传感元直径和厚度对传感器谐振频率的影响。研究发现,传感元的直径大小对传感器的谐振频率影响较大,传感器的谐振频率随着传感元直径的的增大而减小;传感元的厚度对传感器谐振频率的影响不大。通过对传感器的传输距离研究发现,传感器的室温传输距离可达38 m,当测试温度为1100℃时传输距离可达7 mm。

关键词：先驱体陶瓷无线无源温度传感器

PDC（SiCNO）/BN陶瓷的制备及在无线无源温度传感器的应用

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PDC（SiCNO）/BN陶瓷的制备及在无线无源温度传感器的应用

作者：徐文龙厦门大学

学位级别：硕士

在航空发动机等部件中,由于其内部为高温(1000-1400℃)、高压、腐蚀性气体等恶劣环境,如何对其内部温度进行准确实时的检测是目前航空领域的一大难题。由于传统的有线温度感测设备无法对其内部温度进行实时检测,因此,设计一种新型无线... 详细信息

在航空发动机等部件中,由于其内部为高温(1000-1400℃)、高压、腐蚀性气体等恶劣环境,如何对其内部温度进行准确实时的检测是目前航空领域的一大难题。由于传统的有线温度感测设备无法对其内部温度进行实时检测,因此,设计一种新型无线无源温度传感器对于该恶劣环境下的温度检测具有重要意义。对于聚合物先驱体陶瓷(PDC),其具有优良的高温稳定性、高温抗蠕变性、抗热冲性等优点,并且其介电常数随温度单调增加,适合用作无线无源温度传感器的传感元。目前PDC(SiCNO)陶瓷基温度传感器最高测试温度达到了 900℃,同时具有良好的高温稳定性和大的灵敏度,但由于航空发动机等部件中内部环境极端恶劣(>1000℃),因此仍需要进一步提高PDC陶瓷基温度传感器的性能(极限测试温度、无线传输距离等)。由于传感元的介电损耗对无线无源(谐振腔)温度传感器的性能有着极大影响,当降低传感元的介电损耗时,微波信号在传感元谐振过程中损失的能量也会随之减少,此时从传感器返回的信号会增强,因此传感器在更高温度、更大的无线传输距离下仍能接收相应微波信号。对于PDC陶瓷,当温度升高时,传感元的电导率也会随之迅速增加。由于电导率与电导损耗成正比,而电导损耗是介电损耗的主要部分,因此介电损耗也会随着温度的升高而迅速增加。当传感器元件的介电损耗在高温下到达一定的临界点时,传感器的信号会变得非常微弱甚至消失。因此,可以通过降低先驱体陶瓷在高温下的电导率来降低高温下的介电损耗,从而提高温度传感器的高温检测能力。在SiCNO中掺杂h-BN是提高其温度传感器性能的一种可行方法。h-BN是—种石墨层状结构的晶体,其晶体结构是由硼和氮原子紧密结合形成的蜂窝状结构。h-BN具有良好的高温稳定性、高熔点(3000℃),以及良好的抗氧化性,作为惰性填料其可以在SiCNO基体中稳定存在。并且h-BN由于其具有低介电常数和低介电损耗,是一种优良的透波材料。由于先驱体陶瓷中自由碳的石墨化程度与其电导率和介电损耗有着直接关联,h-BN会降低SiCNO陶瓷中自由碳的石墨化程度,因此可以在SiCNO陶瓷中加入h-BN来降低其介电损耗,从而提高温度传感器性能。以聚乙烯醇硅氮烷和六方氮化硼为原料合成了 SiCNO-BN复合陶瓷,并研究分析了 BN含量对SiCNO-BN陶瓷的电导率和介电损耗的影响。研究结果表明SiCNO-BN复合陶瓷的电导率随BN含量呈非单调变化,当BN含量为5%时,电导率由4.41×10-9(Ωcm)-1增加至1.68×10-8(Ωcm)-1,当BN含量达到15%时,电导率下降至8.29×10-10(Ωcm)-1。而当BN质量分数增加到20%时,此时电导率又有略微的增加,增至1.44×10-9(Ωcm)-1。通过扫描电镜和拉曼光谱对SiCNO/BN复合材料进行分析测试,测试结果表明复合陶瓷游离碳的石墨化程度(ID/IG)与其电导率随BN含量的变化规律一致,当复合陶瓷中游离碳的石墨化程度增大时,此时其电导率也会增大。相较于SiCNO陶瓷,10-20%BN的SiCNO/BN复合陶瓷游离碳的石墨化程度较低,此时材料的导电性和介电损耗有大幅度的降低,适合用于制备无线无源温度传感器。为了进一步分析不同BN含量对复合陶瓷基温度传感器性能的影响,制备了 SiCNO/BN(5%、10%、15%、20%BN)复合陶瓷基无线无源温度传感器并对其进行相应测试。测试结果表明,15%BN的SiCNO/BN复合陶瓷基温度传感器的最高测量温度达到1300℃,室温下无线传输距离为32 mm,1100℃下传输距离为18mm,1300℃下为8mm,同时传感器具有良好的稳定性。

关键词：先驱体陶瓷六方氮化硼介电损耗温度传感器

活性填料对聚碳硅烷基悬浮液直写成形3D碳化硅的影响

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粉末冶金材料科学与工程 2021年第2期26卷 166-173页

作者：赵连仲李周瑶熊慧文周科朝张斗中南大学粉末冶金国家重点实验室长沙410083

分别采用纳米钛粉(Ti)和氧化亚镍粉(NiO)为活性填料,聚碳硅烷(polycarbosilane,PCS)为碳化硅(SiC)陶瓷先驱体,以正己烷作为溶剂制备浆料,然后通过3D直写成形和高温裂解制备SiC陶瓷基复合材料,对浆料的流变性能以及SiC陶瓷基复合材料的... 详细信息

分别采用纳米钛粉(Ti)和氧化亚镍粉(NiO)为活性填料,聚碳硅烷(polycarbosilane,PCS)为碳化硅(SiC)陶瓷先驱体,以正己烷作为溶剂制备浆料,然后通过3D直写成形和高温裂解制备SiC陶瓷基复合材料,对浆料的流变性能以及SiC陶瓷基复合材料的物相和微观形貌进行表征,研究活性填料纳米Ti粉和纳米NiO粉对3D-SiC陶瓷基复合材料的物相与微观形貌的影响。结果表明,浆料的黏度与PCS的质量分数成正比,具有剪切变稀现象,w(PCS)为75%的浆料具有稳定的打印性能。纳米Ti粉可有效降低成形坯体热处理过程中的质量损失率和线收缩率。随m(Ti)/m(PCS)的值从0增加到1.0,1 450℃高温裂解后陶瓷的质量损失率和线收缩率分别由18.29%和24.38%降低至14.05%和12.13%,所得陶瓷包含Ti C和SiC两相,相比于Ti粉,NiO可作为SiC的表面修饰催化剂,并通过气-液-固(V-L-S)生长机制使SiC陶瓷表面原位生长SiC晶须团簇。

关键词：直写成形聚碳硅烷先驱体陶瓷活性填料碳化硅