耐高温陶瓷先驱体专题

陶瓷前驱体热解制备SiC纳米线工艺规律及微观结构表征毕业设计开题报告

毕业设计(论文)开题报告题目：陶瓷前驱体热解制备SiC纳米线工艺规律及微观结构表征院系专业班级姓名学号导师1.毕业设计（论文）综述（题目背景、研究意义及国内外相关研究情况）1.1选题背景SiC 具有宽带隙、高临界击穿电压、高热导率、高载流子饱和漂移速度等特点, 可应用于高温、高频、大功率、光电子和抗辐射器件。

近年来的研究表明, SiC 还具有较好的光学及电学特性, 可应用于构造纳米器件方面。

SiC 纳米线具有很好的场发射、强烈的蓝光PL发射等电学性能, 在高温、高能及高频纳米电子器件方面具有潜在的应用前景。

根据金属催化气液固生长机理, 不同形态的一维纳米材料均可制备。

以不同的碳源及硅源为原料, 在金属催化作用下通过CVD、热蒸发等方法可实现SiC 纳米线的制备。

虽然金属催化方法易制得SiC 纳米线, 但因所得样品需经一定的后处理, 故也有人研究不采用金属催化剂而直接制备SiC 纳米线。

根据目前文献,SiC 纳米线所用催化剂通常为Fe、Ni、Al 及Na 等。

SiC纳米线除了具有SiC块体材料热膨胀系数低、热传导率高、化学稳定性好、机械性能高等优良特性外，由于尺寸效应SiCN纳米线还具有一些一维纳米材料的特殊性能。

因此，SiC纳米线的制备吸引了全世界相关机构对其开展大量研究。

目前，SiC纳米线的合成方法有很多，主要包括碳热还原法、模板生长法、有机前驱体热解法、电弧放电法、激光烧蚀法和CVD法等。

近年来受到了SiC一维纳米材料研究领域的高度关注。

本课题拟以聚碳硅烷（PCS）为陶瓷前驱体，在高温下热解制备SiC纳米线，探索不同工艺参数对所制备的SiC纳米线微观结构的影响规律，揭示其生长机理。

1.2研究意义自从发现碳纳米管以来，一维纳米结构材料因其独特的物理结构和性能引起了科技工作者的广泛关注。

人们采用不同方法制备了各种材料的纳米线和纳米管。

其中碳化硅纳米线是碳化硅晶体极端各向异性生长的产物，结晶相单一，结构缺陷少，不仅具有碳化硅本体材料所固有的性质如耐高温，抗氧化，耐腐蚀，耐辐照，高强度，高硬度等性能，还具有优异的的场发射，特殊的光致发光，高效的光催化，超高的力学强度等奇特性能，在高温、氧化、大功率、强辐射等苛刻环境下的平面显示，光电子，纳米器件，集成电路，光催化，超高强度复合材科等领域有着非常广阔的应用前景。

SiBCN先驱体高温陶瓷化机理的第一原理分子动力学研究

Ｗａｇ研究的无定形态Ｓ— — — ｎｉＢＣＮ体系能够保持无定形态到
２４３Ｋ以ＦＡｄｎｅ为代表的研究者ｔｘ该体系材料的合成７。．ｌｉｒｇｒ￣ｌ做了大量的研究工作［。川
则系综（Ｖ）模拟温度分别为５０Ｋ、０ＮＴ，０７０Ｋ、０９ＯＫ、６０Ｋ。步长３０ａ．０７ｓ。总模拟０Ｒ，．．（．）ｕ０ｆ
步数１００步。００如图１ｂ所示，（）交联体系所含原子为ＳＢＮ，ｉＣ为在计算量允
许的情况下增加的主要原子，拟复杂的空问结构，略了原体模忽
科技情报开发与经济
文章编号：０５６３（００）４０７ — ３１０ — ０３２１３ — １４０
ＳＩＩＣＦＲＡＩＮＤＶＬＰＥＴ＆ＥＯＯＹＣ一＇ＨＩＯＭＴＯＥＥＯＭＮＥＮＣＮＭ
２１年００
第２卷第３期０４
ＺＨＡＮＧＢｏ
ＡＢＳＴＲＡＣＴ：ＴｉａｅｎｒｄｃｓｈｄｖｌｐｎａｄａｐｉａｉｎｏｈｓｐｐｒｉｔｕｅｔｅｅｅｏｍｅｔｎｐｌｔｆＨＭｏｌｒｐｒｔｎａｄｏｃｏｃａｐｅａａｉｎＨＭｓｐｒｔｒｏｅａａｏ，
１模拟过程
本工作采用基于第一原理分子动力学理论的模拟软件ＣＭＰＤ进行模拟，按照先驱体的实际结构建立简化模型，分别进行了先驱体裂解、交联性质的探究。ＳＢＮ先驱体裂解及交联初ｉＣ始模型如图１所示。如图１ａ所示，（）裂解体系所含原子为ＳＢＮＨ）总共６个ｉＣ（。８

先驱体转化法制备无机基有机聚合物梯度材料

先驱体转化法制备无机基/有机聚合物梯度材料本研究旨在采用表面加载高温高密度热流方法，在材料内部沿热流方向形成使陶瓷先驱体进行梯度裂解的温度梯度，并通过多次表面浸渍—裂解循环致密工艺制备表面耐高温氧化性能优异的陶瓷／聚合物梯度材料，为今后研制具有陶瓷耐烧蚀性能的聚合物耐烧蚀材料打下基础。

文中在进行对比分析几种常用的陶瓷先驱体聚合物性能、成本的基础上，选用了两种国内生产的低成本的聚甲基硅氧烷树脂SAR-9和SAR-2作陶瓷先驱体，制备具有耐高温氧化性能的Si-C-O 陶瓷。

通过惰性环境DTA和热失重分析得出SAR-9的裂解温度范围是230—837℃，陶瓷转化率大于85％。

对不同裂解温度下的裂解产物进行了FTIR、XRD及DTA-TG 测试分析，结果表明SAR-9在1200℃裂解转化生成Si-C-O陶瓷的耐氧化性能最好，在1000℃高温空气氧化失重率为0.4％，而900℃、1600℃裂解转化的产物的失重率分别为2.2％、2.6％。

以1：1碳纤维布增强SAR-9聚合物基复合材料为坯料，以SAR-2为浸渍树脂，采用了四种不同的裂解温度，通过多次浸渍—裂解循环致密工艺制备出C_f／Si-C-O陶瓷复合材料。

试验结果表明，裂解温度为1200℃，经过7次循环裂解—浸渍致密工艺所制备的C_f／Si-C-O陶瓷复合材料，其室温弯曲强度和1000℃氧化后弯曲强度的保留值最高，分别为190.5MPa、172.3MPa，其密度为1.920g／cm~3。

然后，在惰性气氛下对制备的陶瓷复合材料材料进行高温热处理，发现当温度高于1600℃时，在C_f／Si-C-O陶瓷复合材料界面碳纤维与Si-C-O陶瓷发生化学反应，生成SiC结晶体。

温度越高反应越剧烈，碳纤维表面破坏程度加剧，SiC晶体颗粒增大。

借助材料烧蚀过程热传导计算分析方法，并建立相应的计算模型，对φ／δ＞5的碳纤维增强SAR-9分复合材料样品表面加载不同热流密度时的温度梯度进行了计算。

有机合成高碳锆比碳化锆陶瓷的先驱体及其热裂解性能

有机合成高碳锆比碳化锆陶瓷的先驱体及其热裂解性能李一鸣;苏哲安;杨鑫;黄启忠;邵俊杰;王宇杰;方存谦【摘要】以四氯化锆为锆源,苯甲醇为碳源,分别采用对二甲苯,间二甲苯和二甲苯3种不同溶剂,有机合成高碳锆比(原子比28:1)碳化锆陶瓷的先驱体苯甲醇锆(benzyl alcohol zirconium,BAZ).采用FT-IR对先驱体的基团结构进行表征,通过热重分析(TGA)和X射线衍射分析(XRD)对BAZ的耐热性和陶瓷转化过程进行研究.结果表明,采用不同溶剂制备的碳化锆先驱体在600～700℃时均全部热裂解,1500℃完全热解为ZrC,其中采用对二甲苯溶剂制备的先驱体在氩气气氛下1600℃保温1 h后的陶瓷产率最高,为51.8％,采用二甲苯溶剂制备的先驱体热裂解温度最高,为670℃.【期刊名称】《粉末冶金材料科学与工程》【年(卷),期】2019(024)001【总页数】6页(P89-94)【关键词】碳化锆;高碳锆比;先驱体;陶瓷产率;热裂解【作者】李一鸣;苏哲安;杨鑫;黄启忠;邵俊杰;王宇杰;方存谦【作者单位】中南大学粉末冶金国家重点实验室,长沙 410083;中南大学粉末冶金国家重点实验室,长沙 410083;中南大学粉末冶金国家重点实验室,长沙 410083;中南大学粉末冶金国家重点实验室,长沙 410083;中南大学粉末冶金国家重点实验室,长沙 410083;中南大学粉末冶金国家重点实验室,长沙 410083;中南大学粉末冶金国家重点实验室,长沙 410083【正文语种】中文【中图分类】TB383.3碳化锆陶瓷是一种重要的耐高温陶瓷材料，目前已广泛应用于超高速飞行器、火箭等航空航天领域用[1−3]。

碳化锆陶瓷的合成方法主要有共混法和先驱体法等，其中先驱体法是合成含碳化锆陶瓷的最有效方法。

刘丹等[4]以聚锆氧烷(PZO)为锆源、炔丙基酚醛(PN)为碳源，制备了一种 ZrC 液相陶瓷的先驱体，在1 600 ℃热解转化为高结晶度 ZrC陶瓷；以聚锆氧烷(PZO)为锆源，聚碳硅烷(PCS)为硅源和二乙烯基苯(DVB)为碳源，在1500℃热解制备了ZrC-SiC 复相陶瓷。

高温抗氧化物陶瓷涂层

高温抗氧化物陶瓷涂层
以非氧化物陶瓷粉体和陶瓷原料为高温涂料基本骨架，以液体碳化硅陶瓷先驱体PMS为粘结剂，配合溶剂和助剂等原料制备的陶瓷浆料，通过喷涂或涂覆工艺，可在碳陶、碳碳、石墨、陶瓷等多孔材料表面制备使用温度≤1300℃的高温抗氧化陶瓷涂层。

该涂层与基体材料具有较好的结合强度，可提高材料表面的致密性、耐高温性能、抗氧化性能、耐烧蚀性能、耐腐蚀性能等。

该涂层组分可控，主要含硅、碳两种元素，不含金属元素。

在锂电用石墨匣钵、热场结构件、保温材料、耐烧蚀结构件等有广泛应用。

陶瓷浆料：
黑色悬浮液，具有一定粘
性，粉体颗粒不易沉淀，
可在有机溶剂中很好分散
和稀释。

石墨匣钵表面涂层：
将涂层浆料涂刷至石墨匣
钵内外表面，自然晾干后进
行1300℃处理，匣钵内外
表面有一层灰黑色的、致密
的碳化硅涂层。

碳碳锅筒表面陶瓷涂层：
将涂层浆料涂刷至碳碳锅筒内外表面，自然晾干后进行一定温度处理，制得具有一定厚度的碳化硅陶瓷涂层，且具有较强的结合强度。

耐火陶瓷纤维基础知识

耐火陶瓷纤维基础知识-CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN耐火陶瓷纤维基础知识一、耐火陶瓷纤维定义以SiO2、AL2O3为主要成分且耐火度高于1580℃纤维状隔热材料的总称。

二、耐火陶瓷纤维的特点1、耐高温：使用温度可达950-1450℃。

2、导热能力低：常温下为，在1000℃时仅为粘土砖的1/5。

3、体积密度小：耐火陶瓷纤维制品一般在64-500kg/m3之间。

4、化学稳定性好：除强碱、氟、磷酸盐外，几乎不受化学药品的侵蚀。

5、耐热震性能好：具有优良的耐热震性。

6、热容量低：仅为耐火砖的1/72，轻质转的1/42。

7、可加工性能好：纤维柔软易切割,连续性强，便于缠绕。

8、良好的吸音性能：耐火陶瓷纤维有高的吸音性能，可作为高温消音材料。

9、良好的绝缘性能：耐火陶瓷纤维是绝缘性材料，常温下体积电阻率为1×1013Ω.cm，800℃下体积电阻率为6×108Ω.cm。

10、光学性能：耐火陶瓷纤维对波长的光波有很高的反射性。

三、耐火陶瓷纤维的分类1、按结构可分为晶质纤维和非晶质纤维两大类。

2、按使用温度可分为：普通型耐火陶瓷纤维使用温度950℃标准型耐火陶瓷纤维使用温度1000℃高纯型耐火陶瓷纤维使用温度1100℃高铝型耐火陶瓷纤维使用温度1200℃锆铝型耐火陶瓷纤维使用温度1280℃含锆型耐火陶瓷纤维使用温度1350℃莫来石晶体耐火纤维（72晶体）使用温度1400℃氧化铝晶体耐火纤维（80、95晶体）使用温度1450℃产品质优价廉、施工经验丰富欢迎新老客户来电咨询洽谈工作！承接砖瓦隧道窑吊顶陶瓷纤维模块产品、保温技术咨询指导、施工及改造工程，我公司可一条龙服务！技术顾问：苏经理7 （济南）传真：33、生产方法（1）非晶质纤维原材料经电阻炉熔融，在熔融状态下，在骤冷（）条件下，在高速旋转甩丝辊离心力的作用下或在高速气流的作用下被甩丝而成或被吹制而成的玻璃态纤维。

先驱体法制备氮化硼陶瓷材料的研究进展

（ＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙｏｎＡｄｖａｎｃｅｄＣｅｒａｍｉｃＦｉｂｅｒｓａｎｄＣｏｍｐｏｓｉｔｅｓＬａｂｏｒａｔｏｒｙ，Ｎａｔｉｏｎａｌ
ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｐｏｔｅｎｔｉａ１．Ｂｕｔｔｈｅｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌｍｅｔｈｏｄｏｆｈｉｇｈ－ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓｙｎｔｈｅｓｉｓｃａｎｎｏｔｐｒｅｐａｒｅｈｉｇｈ－ｑｕａｌｉｔｙＢＮｉ— ｆｂｅｒｓ，ｆｉｌｍｓ，ｆｏａｍｓ，ｃｏａｔｉｎｇｓａｎｄｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ．Ｗｈｉｌｅｐｏｌｙｍｅｒｄｅｒｉｖｅｄｂｏｒｏｎｎｉｔｒｉｄｅｃｅｒａｍｉｃｓｃａｎｒｅａｌｉｚｅｉｔ．Ｔｈｅｐｏｌｙ — ｍｅｒｄｅｒｉｖｅｄｎｉｔｒｉｄｅｃｅｒａｍｉｃｓａｒｅｂｒｉｅｆｌｙｄｅｓｃｒｉｂｅｄ，ｐｏｌｍｅｙｒｄｅｒｉｖｅｄＢＮｃｅｒａｍｉｃｆｉｂｅｒｓａｎｄＢＮｃｅｒａｍｉｃｃｏｍｐｏｓｉｔｅｍａｔｅ — ｒｉａｌｓａｒｅｅｍｐｈａｔｉｃａｌｌｙｓｕｍｍａｒｉｚｅｄ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓｂｏｒｏｎｎｉｔｒｉｄｅｃｅｒａｍｉｃｓ，ｐｏｌｙｍｅｒｄｅｒｉｖｅｄｎｉｔｒｉｄｅｃｅｒａｍｉｃｓ，ｂｏｒｏｎｎｉｔｒｉｄｅｆｉｂｅｒｓ，ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ

ZrO2增强聚合物先驱体SiCNO_复合陶瓷的制备和力学性能

第 4 期第 34-42 页材料工程Vol.52Apr. 2024Journal of Materials EngineeringNo.4pp.34-42第 52 卷2024 年 4 月ZrO 2增强聚合物先驱体SiCNO 复合陶瓷的制备和力学性能Preparation and mechanical properties of ZrO 2-reinforced polymer -derived SiCNOcomposite ceramics费轩，余煜玺*，严远高，魏永金，赵刚，黄柳英*（厦门大学材料学院福建省特种先进材料重点实验室，福建厦门 361005）FEI Xuan ，YU Yuxi *，YAN Yuangao ，WEI Yongjin ，ZHAO Gang ，HUANG Liuying *（Fujian Key Laboratory of Advanced Materials ，College of Materials ，Xiamen University ，Xiamen 361005，Fujian ，China ）摘要：聚合物先驱体陶瓷（polymer -derived ceramics ，PDCs ）技术具有制造简单、成分可调等优点，为制备新型陶瓷提供了有效途径。

然而，由于热解过程中微小分子的逃逸形成孔洞缺陷，先驱体技术制备的无定形聚合物衍生SiCNO 陶瓷（PDCs -SiCNO 陶瓷）的力学性能较差。

为解决上述问题，通过向陶瓷基体添加第二相（颗粒强化）来实现增强先驱体陶瓷。

对聚乙烯基硅氮烷（PVSZ ）和ZrO 2进行先球磨后热解，制备ZrO 2颗粒增强PDCs -SiCNO 复合陶瓷（PDCs -SiCNO -ZrO 2），研究PDCs -SiCNO -ZrO 2复合陶瓷的结构和力学性能。

结果表明：引入的ZrO 2填料作为增强体嵌入SiCNO 陶瓷基体中，不仅能有效降低线收缩率，还能大幅提高PDCs -SiCNO -ZrO 2复合陶瓷的力学性能。