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基于SiIGBT与SiCFET并联的新型混合器件特性解析及对比研究 被引量：1
1
作者 朱梓贤 涂春鸣 +3 位作者 肖标 郭祺 肖凡 龙柳 《太阳能学报》 北大核心 2025年第1期251-260,共10页
对由SiC FET与Si IGBT并联组成的新型混合器件(HY_F)开展研究。首先,分析HY_F的基本结构与工作原理,并搭建HY_F的导通损耗模型、开通损耗模型以及关断损耗模型。其次,基于混合器件的仿真模型,分析HY_F与传统Si IGBT/SiC MOSFET混合器件(... 对由SiC FET与Si IGBT并联组成的新型混合器件(HY_F)开展研究。首先,分析HY_F的基本结构与工作原理,并搭建HY_F的导通损耗模型、开通损耗模型以及关断损耗模型。其次,基于混合器件的仿真模型,分析HY_F与传统Si IGBT/SiC MOSFET混合器件(HY_M)在不同额定电流等级下损耗与成本的优劣势。仿真结果表明,当额定电流为较小(15 A)时,HY_M能以较低的成本实现更低的损耗;混合器件在额定电流较大(25 A、40 A)时,HY_F能以更低的成本实现更低的损耗。最后,通过实验验证结论的正确性。 展开更多
关键词 Si/sic混合器件 sicMOSFET SiIGBT sicFET 损耗模型
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SiC纤维烧结陶瓷的制备及其性能研究
2
作者 李伟 许志明 +3 位作者 苟燕子 尹森虎 余艺平 王松 《无机材料学报》 北大核心 2025年第2期177-183,共7页
SiC纤维烧结陶瓷(Fiber-bonded ceramics,FBCs)是由SiC纤维直接烧结而成的一种新型SiC材料,材料中不存在基体相,其孔隙率小于3%且纤维体积分数超过90%,具有耐高温、高强度、抗氧化与耐辐照等优异性能,是未来航空发动机和先进核能领域的... SiC纤维烧结陶瓷(Fiber-bonded ceramics,FBCs)是由SiC纤维直接烧结而成的一种新型SiC材料,材料中不存在基体相,其孔隙率小于3%且纤维体积分数超过90%,具有耐高温、高强度、抗氧化与耐辐照等优异性能,是未来航空发动机和先进核能领域的重要候选材料。本工作在国内率先开展SiC FBCs的制备以及性能研究,以国产KD-SA型第三代含铝SiC纤维为原料,通过预处理在纤维表面原位构筑石墨(in-situ graphite,iG)层,采用热压烧结工艺直接烧结纤维,制备SiC(Al)FBCs。实验表征了纤维及材料的宏/微观结构,测试了材料的力学与氧化性能。结果表明:通过预处理SiC(Al)纤维,iG/SiC(Al)纤维表面可生成厚度为300~400 nm的碳层,且iG层与纤维结合较好。采用热压烧结工艺制备的iG/SiC(Al)FBCs密度为3.15 g/cm^(3),气孔率仅为0.52%,基体完全致密,纤维发生变形呈六棱柱状,且纤维之间有明显的界面;材料弯曲强度、断裂韧性与断裂功分别为320 MPa、9.5 MPa·m^(1/2)与1169 J·m^(-2);经1500、1600℃空气氧化100 h,材料弯曲强度保留率分别高达86%与72%,且维持伪塑性断裂模式。 展开更多
关键词 sic纤维 sic纤维烧结陶瓷 力学性能 氧化性能
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2.5D C_(f)/SiC复合材料与SiC陶瓷微磨削性能对比试验研究
3
作者 巩亚东 李远峰 +1 位作者 温泉 任启震 《东北大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第1期52-60,共9页
为探究2.5D C_(f)/SiC复合材料与SiC陶瓷的微尺度磨削过程,对比2种材料在同一工艺参数下表面显微形貌、表面粗糙度与磨削力的差异,并分析工艺参数变化对磨削性能评价参数的影响;采用直径为0.9 mm的500#电镀金刚石微磨具对2种材料分别进... 为探究2.5D C_(f)/SiC复合材料与SiC陶瓷的微尺度磨削过程,对比2种材料在同一工艺参数下表面显微形貌、表面粗糙度与磨削力的差异,并分析工艺参数变化对磨削性能评价参数的影响;采用直径为0.9 mm的500#电镀金刚石微磨具对2种材料分别进行单因素微磨削试验.结果表明,2.5D C_(f)/SiC复合材料去除过程不同于SiC陶瓷,这是因为复合材料增强纤维的存在,有效抑制了微磨削过程中裂纹的扩展;在同一工艺参数下,2.5D C_(f)/SiC复合材料表面微观形貌较好、缺陷少、表面粗糙度小,而无纤维增强的SiC陶瓷表面微观形貌较差、缺陷多、表面粗糙度大;SiC陶瓷的平均磨削力大于2.5D C_(f)/SiC,并且在微磨削过程中,2.5D C_(f)/SiC的实时磨削力信号较平稳,而SiC陶瓷的实时磨削力信号存在尖刺. 展开更多
关键词 2.5D C_(f)/sic复合材料 sic陶瓷 微磨削过程 表面微观形貌 表面粗糙度 磨削力
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SiC_(f)/SiC陶瓷基复合材料制备技术研究进展
4
作者 王衍飞 刘荣军 +2 位作者 张金 杜金平 李端 《材料工程》 北大核心 2025年第4期52-74,共23页
连续碳化硅纤维增强碳化硅(SiC_(f)/SiC)陶瓷基复合材料具有轻质、高强韧、耐高温、抗氧化等优异的综合性能,是在航空涡轮发动机热端部件和新型空天飞行器防热结构等领域具有广泛应用前景的先进材料。本文从SiC_(f)/SiC复合材料的四大... 连续碳化硅纤维增强碳化硅(SiC_(f)/SiC)陶瓷基复合材料具有轻质、高强韧、耐高温、抗氧化等优异的综合性能,是在航空涡轮发动机热端部件和新型空天飞行器防热结构等领域具有广泛应用前景的先进材料。本文从SiC_(f)/SiC复合材料的四大组成单元出发,综述了SiC纤维、界面相、SiC基体和环境障涂层(EBC)制备技术研究进展,并提出了SiC_(f)/SiC复合材料未来发展需要突破的瓶颈问题。目前第三代SiC纤维具有近化学计量的C/Si比,并且具有优异的高温力学性能和耐温性能。界面相的结构和抗氧化性能对SiC_(f)/SiC复合材料在高温有氧环境下的力学性能起着决定性作用,探索与SiC相匹配且具有优异抗氧化性能的新型界面相,并且实现连续均匀制备,是界面相发展的研究重点。SiC_(f)/SiC复合材料常用的制备方法主要有PIP法、CVI法和RMI法,但是单一方法已经无法满足复合材料的性能需求,由此研究者主要开展了CVI-PIP联用工艺制备SiC_(f)/SiC复合材料的工艺参数、微观结构和力学性能等研究。环境障涂层作为防止SiC_(f)/SiC复合材料受到外界环境侵蚀的屏障,在第三代Si/Yb2Si2O7环境障涂层体系基础上,通过补充Si源、自愈合等策略可制备得到高可靠、长寿命的环境障涂层,从而提高SiC_(f)/SiC复合材料构件的服役寿命。为了实现SiC_(f)/SiC复合材料的广泛应用,未来还需要在复合材料结构设计、低成本制造、新型抗氧化界面相开发、抗开裂、抗剥落的新型环境障涂层研制、失效分析与寿命预测等方面开展进一步的研究工作。 展开更多
关键词 sic_(f)/sic复合材料 sic纤维 界面相 EBC涂层 制备工艺
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SiC陶瓷的3D打印成形与致密化新进展 被引量：1
5
作者 殷杰 耿佳毅 +3 位作者 王康龙 陈忠明 刘学建 黄政仁 《无机材料学报》 北大核心 2025年第3期245-255,共11页
SiC陶瓷具有高强度和良好的热稳定性,在航空航天、热端部件等领域有着广泛的应用前景。随着对大尺寸和复杂形状SiC陶瓷需求的日益增长, 3D打印技术在制造周期、成本及可靠性等诸多方面明显优于传统减材、等材制造方法,越来越受到重视。3... SiC陶瓷具有高强度和良好的热稳定性,在航空航天、热端部件等领域有着广泛的应用前景。随着对大尺寸和复杂形状SiC陶瓷需求的日益增长, 3D打印技术在制造周期、成本及可靠性等诸多方面明显优于传统减材、等材制造方法,越来越受到重视。3D打印方法众多,各具特点:立体光刻(Stereolithography, SLA)技术可以实现高精度和优良的表面质量,但实际操作中往往需要设计支撑结构,再加上残余应力和低固含量等问题,极大限制了其发展;激光选区烧结(Selective laser sintering, SLS)技术具有较强的材料普适性,适用于高分子、金属和陶瓷等多种材料,可实现大尺寸快速成形,且制造成本较低,但其成形素坯表面质量较低,需进行后续加工;熔融沉积(Fused deposition modeling,FDM)技术制备的SiC陶瓷材料可借助反应烧结实现致密化,但成形素坯存在层间结合强度低、表面有较明显条纹等缺陷,并且成形速度相对较慢,不适合构建大型零件,因此在实际生产中受到限制。本文综述了近五年来3D打印SiC陶瓷的最新研究进展,讨论了成形素坯的后续高温致密化处理方法及其基本物理性能,并展望了3D打印SiC陶瓷材料的未来前景。新型3D打印技术及其与多种打印方式的融合将在陶瓷宏微观结构的精细化中发挥重要作用,或将成为未来的重要发展趋势。 展开更多
关键词 sic陶瓷 3D打印 激光选区烧结 致密化 综述
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Y_(2)Si_(2)O_(7)增强SiC质耐火材料抗高温水蒸气腐蚀性能研究 被引量：1
6
作者 薛海涛 刘星宇 +5 位作者 陈定 顾华志 李少飞 黄奥 付绿平 伍书军 《耐火材料》 北大核心 2025年第1期8-12,共5页
为解决高温水蒸气对垃圾焚烧炉用SiC质耐火材料产生的严重腐蚀,以SiC颗粒和细粉为主原料,硅溶胶为结合剂,Y_(2)O_(3)粉为添加剂,在150 MPa的压力下压制成140 mm×25 mm×25 mm的长条试样,经1 400℃保温3 h烧成制备Y_(2)Si_(2)O_... 为解决高温水蒸气对垃圾焚烧炉用SiC质耐火材料产生的严重腐蚀,以SiC颗粒和细粉为主原料,硅溶胶为结合剂,Y_(2)O_(3)粉为添加剂,在150 MPa的压力下压制成140 mm×25 mm×25 mm的长条试样,经1 400℃保温3 h烧成制备Y_(2)Si_(2)O_(7)增强SiC质耐火材料,再经1 000℃保温100 h水蒸气腐蚀。研究Y_(2)O_(3)粉的添加量(添加质量分数分别为0、1.5%、3.0%、4.5%)对烧后试样和水蒸气腐蚀后试样的性能、物相组成和显微结构的影响。结果表明:添加Y_(2)O_(3)会造成烧后SiC质耐火材料的显气孔率上升,常温抗折强度下降;但是随着Y_(2)O_(3)添加量的增加,经1 000℃保温100 h水蒸气腐蚀后试样的体积密度和常温抗折强度增加,水冷热震5次后的常温抗折强度增加,因为1 400℃高温烧成过程中Y_(2)O_(3)和SiO_(2)原位反应生成Y_(2)Si_(2)O_(7)增强相,其与SiC基体结合紧密,且Y_(2)Si_(2)O_(7)在高温水蒸气条件下稳定性好,与SiC基体热膨胀系数接近,能够提高SiC质耐火材料的抗高温水蒸气腐蚀性能。 展开更多
关键词 sic质耐火材料 Y_(2)Si_(2)O_(7) 水蒸气腐蚀 抗热震性
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基于SiC导通比例与开关频率协同调控的Si/SiC混合器件综合热管理方法
7
作者 韩硕 涂春鸣 +3 位作者 龙柳 肖凡 肖标 郭祺 《中国电机工程学报》 北大核心 2025年第13期5241-5254,I0026,共15页
SiC MOSFET和Si IGBT并联构成的Si/SiC混合器件(Si/SiC HyS)有效结合了Si IGBT的大载流能力、低成本与SiC MOSFET的高频、低开关损耗优势,突破了单一器件的性能桎梏。然而,非平稳工况下Si/SiC HyS内部结温波动分布不均衡,存在SiC MOSFE... SiC MOSFET和Si IGBT并联构成的Si/SiC混合器件(Si/SiC HyS)有效结合了Si IGBT的大载流能力、低成本与SiC MOSFET的高频、低开关损耗优势,突破了单一器件的性能桎梏。然而,非平稳工况下Si/SiC HyS内部结温波动分布不均衡,存在SiC MOSFET老化过速的问题。目前,针对Si/SiC HyS的热管理策略研究鲜有报道,而变开关频率作为单一器件中应用最为广泛的结温调节方法,难以调节Si/SiC HyS内部的结温差异,导致Si IGBT热容量利用率较低。考虑到SiC导通比例可利用Si IGBT的结温调节空间来降低SiC MOSFET的热应力,从多层级热管理视角出发,提出一种基于SiC导通比例DSiC与开关频率f协同调控的Si/SiC HyS综合热管理方法。所提热管理方法根据设定的结温波动阈值,对开关频率和SiC导通比例的目标参数域进行全面刻画,并实现f-DSiC参数的最短调节路径规划,最终将SiC MOSFET和Si IGBT结温波动平滑至同一阈值以内。实验结果表明,相较于变开关频率方法,采用所提综合热管理方法的Si/SiC HyS最大结温波动降低了24.31%,且任一负载波动下SiC MOSFET和Si IGBT的结温波动均被平滑至同一阈值以内,显著提高了Si/SiC HyS的整体使用寿命。 展开更多
关键词 Si/sic混合器件 热管理方法 开关频率 sic导通比例 结温波动
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基于驱动电压主动切换的Si/SiC混合器件结温波动平滑控制
8
作者 白丹 涂春鸣 +2 位作者 龙柳 肖凡 肖标 《电工技术学报》 北大核心 2025年第16期5068-5080,共13页
Si/SiC混合器件兼具低成本、低损耗等优势,是支撑电力电子装备大容量、高可靠发展的重要器件。而负载电流变化引起的SiC MOSFET大幅结温波动,制约了Si/SiC混合器件整体寿命的提高。为解决该问题,该文详细分析驱动电压对混合器件开关轨... Si/SiC混合器件兼具低成本、低损耗等优势,是支撑电力电子装备大容量、高可靠发展的重要器件。而负载电流变化引起的SiC MOSFET大幅结温波动,制约了Si/SiC混合器件整体寿命的提高。为解决该问题,该文详细分析驱动电压对混合器件开关轨迹及损耗的影响,提出一种考虑驱动电压主动切换的Si/SiC混合器件结温波动平滑控制策略。所提策略通过在低电流负载区间采用SiC MOSFET损耗较高的驱动电压模式来补偿损耗,高负载电流区间则采用SiC MOSFET损耗较低的驱动电压模式来降低损耗,可以显著平滑Si/SiC混合器件中SiC MOSFET的结温波动,降低其与Si IGBT的结温波动差值,有效延长Si/SiC混合器件整体的剩余使用寿命。实验结果表明,任何负载波动下,该文所提驱动电压主动切换策略均可以将SiC MOSFET的结温波动平滑30%以上,同时SiC MOSFET与Si IGBT的结温波动幅值差减小84.4%。 展开更多
关键词 Si/sic混合器件 sic MOSFET 结温波动平滑 驱动电压模式 负载波动
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基于源极直连策略的并联SiC MOSFETs动态均流方法
9
作者 陈浩斌 闫海东 +2 位作者 马凯 郭清 盛况 《电工技术学报》 北大核心 2025年第16期5119-5135,共17页
并联SiC MOSFETs是提高大功率电力电子系统电流容量的经济高效方法。然而,在多芯片功率模块中,容易出现动态电流不平衡现象。该文提出一种在并联SiC MOSFETs芯片之间进行源极直连的动态均流方法。基于电路模型和理论分析,阐明动态电流... 并联SiC MOSFETs是提高大功率电力电子系统电流容量的经济高效方法。然而,在多芯片功率模块中,容易出现动态电流不平衡现象。该文提出一种在并联SiC MOSFETs芯片之间进行源极直连的动态均流方法。基于电路模型和理论分析,阐明动态电流不平衡机理和动态均流方法的作用机制。仿真和实验均验证了该机理和方法的有效性。研究表明,采用该文提出的动态均流方法后,并联SiC MOSFETs的动态电流差异和开关损耗差异降低大于50%;另外,在具有更多芯片并联的SiC功率模块中验证了该方法的有效性。与传统方法相比,且该方法无需增加额外的大体积元件,也无需改变直接覆铜陶瓷(DBC)基板的布局,实现简单,经济性高。同时,与传统的制程技术兼容性好,且不需要复杂设计或精确计算,能够很好地满足极简封装制程的要求。 展开更多
关键词 并联sic MOSFETs 动态电流不平衡 动态均流方法 源极直连(DSI) 多芯片sic功率模块
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高压SiC器件电流互感器型取能装置耦合电容特性和抑制研究 被引量：1
10
作者 潘建宇 唐海博 +2 位作者 姜怡 付孝杰 闫升 《电工技术学报》 北大核心 2025年第3期800-811,共12页
高压碳化硅(SiC)器件驱动电路的隔离电源面临更高的dv/dt冲击,极易引起强共模干扰而导致器件失效。高频电流互感器(HCT)型取能是一种新型高压SiC器件隔离取能方法,但是其耦合电容与结构参量关联特性不清,难以有效提升抗dv/dt性能和实现... 高压碳化硅(SiC)器件驱动电路的隔离电源面临更高的dv/dt冲击,极易引起强共模干扰而导致器件失效。高频电流互感器(HCT)型取能是一种新型高压SiC器件隔离取能方法,但是其耦合电容与结构参量关联特性不清,难以有效提升抗dv/dt性能和实现小型化。该文首先,构建了HCT型隔离取能结构的三维仿真模型,系统地探究了其关键结构参量(隔离距离、偏心位置、绕组绕制方式、匝数等)对耦合电容的影响特性;然后,提出了HCT型取能结构多参量影响下的耦合电容优化方法,同等体积下达到耦合电容最小;最后,通过实验验证了所述方法和所研装置的有效性。结果表明,仅通过调整HCT型隔离取能结构穿心位置可降低约20%的耦合电容,所研取能装置隔离容值仅为0.74pF,比传统设计和同类商业产品分别降低了55%和70%,最大无局部放电电压达到15.5 kV。 展开更多
关键词 高压sic器件 隔离取能装置 低耦合电容 电流互感器
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不同栅氧退火工艺下的SiC MOS电容及其界面电学特性
11
作者 付兴中 刘俊哲 +4 位作者 薛建红 尉升升 谭永亮 王德君 张力江 《半导体技术》 CAS 北大核心 2025年第1期32-38,共7页
SiC MOS电容的电学特性和栅氧界面特性是评价和改进SiC MOS器件制造工艺的重要依据。通过依次测试SiC MOS器件的氧化物绝缘特性、界面态密度、偏压温度应力不稳定性(偏压温度应力条件下的平带电压漂移)、氧化物陷阱电荷密度和可动电荷... SiC MOS电容的电学特性和栅氧界面特性是评价和改进SiC MOS器件制造工艺的重要依据。通过依次测试SiC MOS器件的氧化物绝缘特性、界面态密度、偏压温度应力不稳定性(偏压温度应力条件下的平带电压漂移)、氧化物陷阱电荷密度和可动电荷密度的方法,对分别经过氮等离子体氧化后退火(POA)处理、氮氢混合等离子体POA处理、氮氢氧混合等离子体POA处理、氮氢氯混合等离子体POA处理的SiC MOS电容的电学特性和栅氧界面特性进行了分析。结果表明,该方法可以系统地评价SiC MOS电容电学特性和栅氧界面特性,经过氮氢氯混合等离子体POA处理的SiC MOS电容可以满足高温、大场强下长期运行的性能指标。 展开更多
关键词 sic MOS电容 氧化后退火(POA) 平带电压漂移 氧化物陷阱电荷 可动电荷
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SiC对转炉钢渣物相组成及其自粉化的影响研究
12
作者 郝帅 罗果萍 +3 位作者 陈银胜 柴轶凡 宋巍 安胜利 《金属矿山》 北大核心 2025年第5期284-289,共6页
为了降低钢渣中铁氧化物与磷氧化物的含量,促进β-C_(2)S向γ-C_(2)S的晶型转变,实现钢渣的自粉化,采用X射线衍射仪(XRD)和Factsage7.1热力学软件,对掺加Si C的熔融钢渣的焙烧产物进行了主要矿物及平衡态下物相分析。结果表明,对试验钢... 为了降低钢渣中铁氧化物与磷氧化物的含量,促进β-C_(2)S向γ-C_(2)S的晶型转变,实现钢渣的自粉化,采用X射线衍射仪(XRD)和Factsage7.1热力学软件,对掺加Si C的熔融钢渣的焙烧产物进行了主要矿物及平衡态下物相分析。结果表明,对试验钢渣掺加5%、6%的Si C均能实现钢渣的自粉化,对应的粉化率分别为96.5%和92.4%;Si C掺量从4%增加至7%,能促进钢渣中镁硅钙石(Ca_(3)Mg(SiO_(4))_(2))的生成,抑制钙铝黄长石(Ca_(2)Al_(2)Si O_(7))的生成;SiC的掺量超过8%,有利于β-C_(2)S物相的生成,不利于钢渣自粉化;以Factsage7.1热力学软件计算的高温段(1450~1600℃)平衡相中C_(2)S含量、液相量及碱度可作为间接判断钢渣能否粉化的依据。 展开更多
关键词 转炉钢渣 热力学计算 物相组成 自粉化 sic
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高温环境下2.5D针刺C/SiC复合材料失效机理及多尺度失效分析方法研究
13
作者 陈亮 孟琳书 +6 位作者 张音旋 王广帅 曹奇凯 赵铭卓 吴涛 高希光 宋迎东 《陶瓷学报》 北大核心 2025年第1期139-149,共11页
针对2.5D针刺C/SiC复合材料的失效破坏进行了试验和仿真计算研究。开展了室温、500℃、1000℃无氧环境下0°层、网胎层材料的拉伸、压缩破坏试验以及2.5D针刺C/SiC复合材料的拉伸、压缩和弯曲破坏试验,并利用电子显微镜对试验件断... 针对2.5D针刺C/SiC复合材料的失效破坏进行了试验和仿真计算研究。开展了室温、500℃、1000℃无氧环境下0°层、网胎层材料的拉伸、压缩破坏试验以及2.5D针刺C/SiC复合材料的拉伸、压缩和弯曲破坏试验,并利用电子显微镜对试验件断口进行观察,分析了2.5D针刺C/SiC复合材料在不同温度下的损伤模式和失效机理。基于试验数据与观察结果,建立了通过单一铺层性能参数获取宏观针刺元件力学性能的方法,并依据多尺度理论和渐进损伤方法,借助Abaqus子程序二次开发进行了针刺C/SiC复合材料强度仿真分析。仿真预测的应力分布、失效模式与试验结果吻合较好,采用最大应变准则的强度预测精度可达94.7%,验证了分析方法在室温与高温环境下的准确性。 展开更多
关键词 C/sic复合材料 多尺度分析 性能预测 失效分析
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微纳SiC_P粒度和浓度对化学镀Ni-P-SiC_(P)复合镀层组织与性能影响
14
作者 晁爽 曹晶晶 +2 位作者 李河宗 范磊 杨军恒 《电镀与精饰》 北大核心 2025年第1期81-90,共10页
以微纳SiC为第二相微粒,在42CrMo钢表面制备Ni-P-SiC_(P)复合镀层,研究了微纳SiC_(P)的粒度(5μm和0.5μm)和浓度对化学镀Ni-P-SiC_(P)复合镀层沉积速率、表面形貌、成分、显微硬度和耐蚀性的影响,并结合Ni-P-SiC_(P)复合镀层截面形貌... 以微纳SiC为第二相微粒,在42CrMo钢表面制备Ni-P-SiC_(P)复合镀层,研究了微纳SiC_(P)的粒度(5μm和0.5μm)和浓度对化学镀Ni-P-SiC_(P)复合镀层沉积速率、表面形貌、成分、显微硬度和耐蚀性的影响,并结合Ni-P-SiC_(P)复合镀层截面形貌和成分分布,探讨了Ni-P-SiC_(P)复合镀层的沉积机理。结果表明:SiC_(P)的添加抑制了化学沉积反应,导致Ni-P-SiC_(P)复合镀层的沉积速率下降,但0.5μm的SiC_(P)对沉积反应的抑制作用较弱,形成的NiP-SiC_(P)-0.5复合镀层表面的胞状物尺寸更均匀、平整、致密,随SiC_(P)浓度的增加,Ni-P-SiC_(P)复合镀层的沉积速率下降,复合镀层表面的Ni∶P增加;当SiC_(P)浓度7 g/L时,复合镀层表面的SiC_(P)发生堆积或团聚。当SiC_(P)浓度为5 g/L时,Ni-P-SiC_(P)-0.5复合镀层的显微硬度最大,约753 HV,耐蚀性也最优,自腐蚀电位为-0.363 V。浸润处理后的SiC微粒表面带负电,吸附大量的Ni~(2+),向基底表面运动,与Ni、P均匀的共沉积到基底表面,共沉积的SiC_(P)在复合镀层中具有弥散强化和惰性物理屏障的作用,使Ni-P-SiC_(P)复合镀层具有更高的硬度和更优的耐蚀性。 展开更多
关键词 42CRMO钢 微纳sic微粒 Ni-P-sic_(P)复合镀层 耐蚀性 沉积机理
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石墨烯强化铜泡沫对SiC_(f)/SiC复合材料与高温合金钎焊接头组织性能的影响
15
作者 张瑜 张宏强 +4 位作者 梅寒 龙伟民 张雷 赵伟 郭伟 《精密成形工程》 北大核心 2025年第3期49-57,共9页
目的通过石墨烯强化铜泡沫结合AgCuTi钎料实现SiC_(f)/SiC复合材料与Nb521合金的可靠钎焊连接,并系统研究石墨烯强化铜泡沫对接头微观组织和力学性能的影响。方法采用AgCuTi钎料结合石墨烯强化铜泡沫中间层的方法实现了SiC_(f)/SiC与Nb... 目的通过石墨烯强化铜泡沫结合AgCuTi钎料实现SiC_(f)/SiC复合材料与Nb521合金的可靠钎焊连接,并系统研究石墨烯强化铜泡沫对接头微观组织和力学性能的影响。方法采用AgCuTi钎料结合石墨烯强化铜泡沫中间层的方法实现了SiC_(f)/SiC与Nb521合金的可靠钎焊连接。通过显微组织观察、能谱分析和剪切强度测试,系统研究了石墨烯强化铜泡沫对钎焊接头的影响。结果引入石墨烯强化铜泡沫后,焊缝中的Cu(s,s)从针状转变为块状,同时Ti_(2)Cu均匀弥散分布在Cu(s,s)周围,形成互锁效应与复合强化效应。钎焊接头的剪切强度提升至85 MPa,块状Cu(s,s)的形成和Ti_(2)Cu的均匀分布改善了焊缝的韧性。结论石墨烯强化泡沫铜作为中间层有效改善了钎焊接头的微观组织,促进了块状Cu(s,s)的形成,优化了Ti_(2)Cu的分布,从而显著提高了接头的剪切强度和热稳定性。 展开更多
关键词 真空钎焊 sic_(f)/sic复合材料 中间层 微观组织 力学性能
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Ag基钎料钎焊SiC_(f)/SiC复合材料异质接头组织性能研究
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作者 张瑜 张宏强 +3 位作者 梅寒 赵伟 徐彦强 郭伟 《精密成形工程》 北大核心 2025年第5期113-122,共10页
目的 解决SiC_(f)/SiC复合材料与镍基高温合金异质钎焊接头中相容性差、组织反应复杂的问题。方法采用多种Ag基钎料实现了SiC_(f)/SiC复合材料的同质与异质钎焊连接。通过SEM与热力学计算探究了不同钎料对异质钎焊接头微观组织与剪切性... 目的 解决SiC_(f)/SiC复合材料与镍基高温合金异质钎焊接头中相容性差、组织反应复杂的问题。方法采用多种Ag基钎料实现了SiC_(f)/SiC复合材料的同质与异质钎焊连接。通过SEM与热力学计算探究了不同钎料对异质钎焊接头微观组织与剪切性能的影响,揭示了异质接头组织及物相的调控机理。结果 通过对接头微观组织进行多界面表征分析,对比分析了同质与异质接头组织的差异,揭示了活性元素Ti对SiC_(f)/SiC复合材料接头微观组织的调控作用。AgCuTi钎料钎焊异质接头形成了TiC层,实现了SiC_(f)/SiC复合材料侧薄弱界面的强化,该接头微观组织均匀且无缺陷。AuCuPd钎料钎焊异质接头因Ni、Si、Pd元素的剧烈反应而导致接头存在较多脆性相与裂纹。AgCuTi钎料钎焊异质接头的强度达59 MPa,是AgCuPd的2倍,且与同质接头强度相近。结论 活性元素Ti的添加有效改善了SiC_(f)/SiC复合材料的润湿性及异质界面连接性,接头微观组织均匀、接头性能较高。 展开更多
关键词 钎焊 sic_(f)/sic复合材料 镍基高温合金 微观组织 力学性能
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烧结条件对制备高结晶近化学计量比SiC纤维的影响
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作者 苟燕子 康伟峰 王堋人 《无机材料学报》 北大核心 2025年第4期405-414,I0013-I0016,共14页
细直径连续SiC纤维是先进陶瓷基复合材料的最佳增强纤维之一,在航空航天和核工业领域具有重要的应用价值,其中高结晶近化学计量比SiC纤维的耐温性能最好,但是高温烧结条件对该纤维元素组成与微观结构的影响规律还不清楚。本工作研究了... 细直径连续SiC纤维是先进陶瓷基复合材料的最佳增强纤维之一,在航空航天和核工业领域具有重要的应用价值,其中高结晶近化学计量比SiC纤维的耐温性能最好,但是高温烧结条件对该纤维元素组成与微观结构的影响规律还不清楚。本工作研究了烧结温度和时间对纤维中SiC_(x)O_(y)相分解、晶粒长大以及纤维致密化的影响规律,发现SiC_(x)O_(y)相分解和纤维的致密化过程均是由表层逐渐向芯部进行,并且只有在适当的烧结温度(1800℃)下,才能通过生长β-SiC晶粒来弥补SiC_(x)O_(y)相分解产生的孔隙缺陷,最终实现纤维的致密化。值得注意的是,过高的烧结温度会造成β-SiC晶粒分解。虽然延长烧结时间有助于消除纤维中的残余氧,但会使β-SiC晶界处的石墨相变得更加集中,且纤维芯部产生更多的孔隙缺陷。通过优化条件最终成功制备了致密的高结晶近化学计量比SiC纤维,其组成为SiC_(1.04)O_(0.02)Al_(<0.01),纤维中的β-SiC晶粒均匀分布,尺寸达到100~200 nm。纤维的拉伸强度和杨氏模量分别为1.88 GPa和373 GPa,并且密度高达3.1 g/cm^(3)。上述研究结果可以为进一步提升SiC纤维的综合性能奠定坚实的基础。 展开更多
关键词 sic纤维 烧结 近化学计量比 密度 高结晶
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SiC陶瓷制备技术研究进展
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作者 刘悦 丁国强 +5 位作者 刘泽领 程诗淇 冯东 茹红强 罗旭东 游杰刚 《耐火材料》 北大核心 2025年第4期361-368,共8页
SiC在无烧结助剂的作用下,即使经过高温烧结也很难获得致密材料。本文中综述了SiC陶瓷材料烧结工艺特点和目前研究进展,并讨论了SiC陶瓷材料的烧结助剂种类及助烧机制,指出了高性能SiC陶瓷材料制备的局限性,并对未来发展方向进行了展望。
关键词 sic陶瓷材料 晶体结构 烧结工艺 烧结助剂
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单晶SiC微纳力学性能测试与材料去除机制的研究进展
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作者 敬谦 柴鹏 +1 位作者 耿宝龙 曹国立 《机械工程材料》 北大核心 2025年第7期8-15,共8页
单晶SiC是第三代半导体的核心材料,广泛应用于微/纳机电系统、传感器和柔性电子器件的组件制备。单晶SiC的微纳力学性能与宏观尺度下不同,表现出显著的尺寸效应,而且其硬度高、脆性强,导致微纳加工效率低、成本高、质量差。研究单晶SiC... 单晶SiC是第三代半导体的核心材料,广泛应用于微/纳机电系统、传感器和柔性电子器件的组件制备。单晶SiC的微纳力学性能与宏观尺度下不同,表现出显著的尺寸效应,而且其硬度高、脆性强,导致微纳加工效率低、成本高、质量差。研究单晶SiC的微纳力学性能与材料去除机制是实现高效、高精度微纳加工,进而提高器件功能性和可靠性的关键。总结了微纳力学性能测试方法,归纳了微纳加工材料去除机制类型,综述了试验与模拟研究微纳加工材料去除机制的研究进展,提出了单晶SiC微纳加工领域存在的问题,并对未来发展方向进行展望。 展开更多
关键词 微纳加工 脆塑转变 材料去除 力学行为 分子动力学 单晶sic
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2.5D C/SiC复合材料磁场/液体辅助皮秒激光制孔试验研究
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作者 刘畅 王科骄 李丞 《航空制造技术》 北大核心 2025年第1期54-63,共10页
2.5D C/SiC复合材料是航空国防领域耐高温构件用关键复合材料,其高硬度、高耐磨性使该材料的高质量微孔加工异常困难。本文提出了一种基于磁场/液体辅助(MLM)的2.5D C/SiC复合材料皮秒激光制孔工艺,通过提取微孔的出/入口直径、锥度、... 2.5D C/SiC复合材料是航空国防领域耐高温构件用关键复合材料,其高硬度、高耐磨性使该材料的高质量微孔加工异常困难。本文提出了一种基于磁场/液体辅助(MLM)的2.5D C/SiC复合材料皮秒激光制孔工艺,通过提取微孔的出/入口直径、锥度、氧化、重铸层等特征,与皮秒激光加工(PM)、磁场辅助加工(MM)、液体辅助加工(LM)3种工艺进行了对比研究。结果表明,基于MLM的皮秒激光加工能够有效降低微孔的入口直径,同时增大出口直径,在两组不同的试验参数下分别获得了锥度1.3°及1.1°的微孔,比PM工艺的锥度分别降低了18.75%和45%,比MM工艺的锥度分别降低了13.33%和31.25%,比LM工艺的锥度分别降低了91.22%和79.63%。此外,利用EDS能谱分析、拉曼光谱以及XPS技术对制备的微孔开展了微观组织分析。可以发现,MLM工艺更有效地减少了孔壁的石墨化缺陷。其中,液体辅助避免了微孔入口处的氧化,同时清晰地观察到裸露的纤维和基体,有效避免了热损伤和重铸层缺陷。在皮秒激光制孔中,MLM的主要作用机制体现在液体的冷却效应、隔绝氧气机制,以及磁场纵向拉伸等离子体,从而减弱等离子体屏蔽效应。 展开更多
关键词 皮秒激光 磁场/液体辅助加工 2.5D C/sic复合材料 孔锥度 烧蚀机理
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