- 周天祥;张丰泽;熊成荣;李国财;苏小丽;曾涛;施玮;陈云霞;董罡;
碳化硅纤维/碳化硅(SiC_f/SiC)陶瓷基复合材料兼具SiC_f较高的韧性以及SiC陶瓷高熔点、高硬度和高强度的特性,在航空航天、核能和耐磨器件等领域具有广泛的应用前景。SiC_f/SiC复合材料的开发与其界面相的研究进展密切相关。其中复合材料的界面相指SiC_f/SiC中界面处的微观组织结构,一方面,界面相能够实现基体-纤维间的裂纹偏转以及载荷传递,还能够减少基体-纤维内部的残余应力,保证材料的非脆性断裂;另一方面,合适的界面相材料还能够提高SiC_f/SiC复合材料的抗氧化性能,从而进一步提升材料整体的耐高温性能。根据不同的设计理念,从界面相的三种不同形式展开,简述了不同界面相材料种类对SiC_f/SiC复合材料的影响、并对未来碳化硅纤维增强碳化硅抗氧化陶瓷材料的发展趋势和应用进行了展望。
2024年02期 v.60;No.423 1-8页 [查看摘要][在线阅读][下载 2169K] - 仝元东;刘雨薇;陈拥强;刘鑫;唐紫娟;李华;梁健;
以十二烷基三甲基溴化铵(CTAB)为表面活性剂,氨水为催化剂,正硅酸乙酯(TEOS)为前驱体,采用工艺简单的氨催化水解法在乙醇/水混合溶剂中制备纳米SiO_2微球。利用扫描电镜(SEM)对样品的形貌和粒度进行了表征。结果表明,在其它条件不变的情况下,随着CTAB用量的增加,SiO_2微球粒径逐渐增大、粒度分布逐渐变宽;随着醇水比例的降低、TEOS用量及氨水浓度的增加,SiO_2微球粒径均先增大后减小;而随着醇水比例的降低,粒度分布先变宽后变窄;TEOS用量的增加,粒度分布先变窄后变宽;氨水浓度的增加,SiO_2微球的粒度分布逐渐变宽。制备SiO_2微球的最佳醇水比例为0.6∶1,所得微球分散性较好,粒度分布较窄,平均粒径为533 nm。并研究得出CTAB和乙醇在纯水体系中是通过“水包油”体系发生作用。所得微球成膜后的光学性能(透过率为76.06%;雾度为48.35%)满足实际应用,表明其在防眩增透显示屏领域具有潜在的应用价值。
2024年02期 v.60;No.423 9-19页 [查看摘要][在线阅读][下载 3529K] - 周源;曾梦诗;曹丽嘉;余洪滔;
采用传统的固相反应法制备了(Ba_(0.85)Ca_(0.15))(Ti_(0.9)Zr_(0.1))O_3(BCZT)以及掺杂Al-Mg-Ca玻璃粉的BCZT无铅压电陶瓷。首先研究了预烧温度对BCZT陶瓷粉体的影响,其次研究了掺杂Al-Mg-Ca玻璃粉对BCZT无铅压电陶瓷的烧结性能、介电性能和压电性能的影响。最后通过正交试验确定了其烧结工艺。结果显示BCZT粉体的最佳预烧温度在1100℃。掺杂Al-Mg-Ca玻璃粉能够有效降低BCZT陶瓷的烧结温度。通过烧结工艺正交实验获得了最佳烧结工艺:1100℃预烧,1350℃烧结,升温速度为2℃/min,保温时间为7 h,在110 min降温至800℃。验证正交试验所得到的结果是掺杂Al-Mg-Ca玻璃粉的BCZT陶瓷的居里温度点的介电常数为12228,压电常数d_(33)为425 p C/N。
2024年02期 v.60;No.423 20-27+35页 [查看摘要][在线阅读][下载 2743K] - 吴超峰;龚文;耿进锋;崔建业;秘立鹏;聂京凯;何强;裘旭挺;
压电材料可实现机械能与电能的相互转换,采用增材制造的方式,将具有压电性能的钛酸钡(BaTiO_3,BT)功能陶瓷材料打造为三维结构。通过对比PDMS、BT/PDMS和三维(BT)/PDMS柔性复合材料的介电频谱测试结果,发现三维结构有助于提升复合材料的介电性能。同时,在一定的循环压力下对比了以上三者的输出电压,表明三维结构能大幅提升复合材料的输出电压,且极化后内部电势场的建立将3D-BT/PDMS的输出电压提升至250mV。可见3D-BT/PDMS复合柔性聚合物具有优异的电能转换能力,在柔性电容器和柔性传感器等领域有巨大的应用潜力。
2024年02期 v.60;No.423 28-35页 [查看摘要][在线阅读][下载 2516K] - 董明堂;戚芳;刘方波;唐紫娟;梁健;
通过对钢渣和菱镁矿配方组成的优化,采用高温发泡法制备的兼具高强度和低热导率的Ca-Mg-Al-Si系高性能泡沫陶瓷,其主要原料为红柱石与粉砂质页岩,发泡剂为碳化硅,助熔剂为锂辉石。在测试其气孔率,体积密度与抗折强度等性能的同时,也使用Micro-CT、SEM、XRD、XRF等检测手段对泡沫陶瓷进行了表征。实验结果显示:当样品中加入11 wt%钢渣,7 wt%菱镁矿时综合性能最佳,此时抗折强度为11.15 MPa,热导率为0.091W/(m·K),总气孔率为61.02%,闭口气孔率为55.30%,体积密度为0.944 g/cm~3。
2024年02期 v.60;No.423 36-44页 [查看摘要][在线阅读][下载 3329K] - 舒瀚东;周何;马千驰;郝彬琦;常振旗;
基于光/热引发聚合反应的壳层固化方法在设计构建的同轴双毛细管微流体控制装置中实现高球形度U_3O_8/ZrN核壳结构微球的制备,调控微流控系统中连续相流量以及核相与壳层相流量比可精准控制U_3O_8/ZrN核壳结构微球粒径和壳层厚度。提出以U_3O_8/ZrN核壳结构微球为原料制备高U_3O_8体积分数的U_3O_8/ZrN弥散型陶瓷核燃料芯块技术方法。研究结果显示,制备的高达40.8%燃料相体积分数的弥散燃料芯块中U_3O_8微粒均匀分布在ZrN基质中且没有U_3O_8微粒堆积粘连。该弥散燃料芯块的热导率比U_3O_8燃料芯块热导率提高53%,有效改善了陶瓷核燃料的导热性能。
2024年02期 v.60;No.423 45-52页 [查看摘要][在线阅读][下载 2848K]