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碳化硅/硼玻璃复合材料在由于其优良的性质而可以在机械、电子、磨削、封装等行业发挥重要作用。向硼玻璃中加入碳化硅可以提高陶瓷的耐磨性,硬度,热导率并降低热膨胀系数。然而,在复合材料烧结的过程中碳化硅的腐蚀会产生大量的气体产物,如Si O,CO,CO2等,这些气体产物会在复合材料中产生气孔,降低复合材料的强度,增加内部热阻,并严重制约着碳化硅/硼玻璃复合材料的应用。本文使用硼玻璃为结合剂,并采用向复合材料添加活性添加剂和在碳化硅表面镀覆镀层的方法来抑制碳化硅在烧结过程中的腐蚀。本文所使用的硼玻璃的最佳烧结条件是800oC保温120 min,此时硼玻璃抗折强度最大为126 MPa,体积膨胀率最小为-32%,热膨胀系数为8.76×10-6。碳化硅在硼玻璃中的腐蚀是在630oC开始。首先,碳化硅表面被氧化为二氧化硅,然后二氧化硅溶解在硼玻璃中,碳化硅在氧和硼玻璃的共同作用下被持续腐蚀。氧和硼玻璃是碳化硅持续腐蚀的必要条件。在添加了25-65 vol.%碳化硅的复合材料中,抗折强度最高为39 MPa,体积膨胀率最低为18.8%,致密度最大为48%,热导率最高为0.13 W/(m·K),热膨胀系数最小为4.43×10-6。活性元素钛、铝、硅、锌能吸收复合材料中的氧,使腐蚀过程因为缺氧而终止。不仅如此,活性元素的氧化产物均可以进入并强化硼玻璃的网络结构。当活性元素钛、铝、硅、锌过量时,多余的活性元素会在复合材料中分别生成金红石型氧化钛,γ-Al2O3,方石英和硅锌矿,这些化合物都会因其热膨胀系数与硼玻璃失配而使复合材料内部产生缝隙和裂纹。因此,活性元素钛、铝、硅、锌各自最佳的加入量分别为4 wt.%,4 wt.%,6 wt.%,6 wt.%。复合材料当添加4 wt.%硅时机械性能和热性能最好。当Si C加入量为55 vol.%时,碳化硅/硼玻璃复合材料热性能最佳,此时加硅的复合材料热导率为15.9 W/(m·K),热膨胀系数为4.21×10-6。而添加钛、铝、锌的复合材料热导率分别为11.5,13.5和12.9 W/(m·K),热膨胀系数为4.48,4.56和4.53×10-6。本文使用真空热反应的方法在Si C表面镀覆了一层Ti C-Ti5Si3-Ti Si2梯度涂层,具体方法是在真空环境下750oC加热Si C和Ti H2的混合物1 h。所获得镀层厚度约为200 nm。梯度涂层的成分从镀层表面到Si C表面依次是Ti C→Ti5Si3+Ti C→Ti Si2+Ti5Si3+Ti C。通过计算可知,梯度涂层与Si C之间的界面结合强度为180.2 MPa。镀覆过的Si C制备的复合材料在800oC保温120 min的烧结条件下取得最佳性能。当Si C含量为55 vol.%时,复合材料的热导率最高,此时其抗折强度为57.3 MPa,热导率为14.2 W/(m·K),热膨胀系数为4.98×10-6;而相应的原始Si C制成的复合材料性能分别为39 MPa,0.13 W/(m·K)和4.76×10-6。为了进一步提高镀层对碳化硅的保护效果,本文在梯度涂层表面使用电沉积的方法沉积了一层Mn O2。Ti C-Ti5Si3-Ti Si2镀覆的Si C在1 mol/L的KMn O4水溶液中,电压5 V,电流0.2 A,p H保持在5.5-7,电沉积2 h后获得Ti C-Ti5Si3-Ti Si2/Mn O2复合镀层镀覆的Si C。这复合镀层均匀完整,没有开裂的现象。复合镀层镀覆的Si C抗腐蚀能力比梯度涂层好,在同等烧结条件下能获得更高的抗折强度和更小的体积膨胀率。在Si C含量为55 vol.%时,两种镀层镀覆的Si C制备的复合材料热导率最高,此时,由复合镀层镀覆的Si C制备的封装材料抗折强度为71 MPa,致密度为82%,热导率为15.6 W/(m·K),热膨胀系数为4.89×10-6,而对应的梯度涂层制备的复合材料性能分别为57.3 MPa,78%,14.2 W/(m·K),4.98×10-6。