Abstract ：

采用基于光固化3D打印和凝胶注模方法,实现型芯/型壳一体化的陶瓷铸型的快速制造。引入高活性硅粉,通过硅粉的高温反应烧结,能够降低陶瓷铸型的孔隙率,并促进高温强化相莫来石的生成,莫来石晶须的生成有助于提升陶瓷铸型的断裂韧性。当硅粉添加量为9%(质量分数),烧结温度为1 400℃时,铸型的高温强度可达到17.6 MPa,断裂韧性为1.78 MPa·m~(1/2)。最终通过定向凝固工艺,实现了涡轮叶片的快速制造。

Keyword ：

断裂韧性 高温强度 光固化原型 硅粉 陶瓷铸型

Cite：

Copy from the list or Export to your reference management。

Abstract ：

一种反应烧结法制备多孔Li2Si2O5陶瓷的方法，制备方法包括Li2Si2O5原料的选取、生料的获得、粉料成型和烧结；先将碳酸锂和二氧化硅粉体湿法球磨混合均匀，再经干燥过筛得到生料，然后将生料模压成型，放入氧化铝坩埚中，置于空气炉中进行两步烧结，最后随炉冷却得到多孔的Li2Si2O5陶瓷；本发明得到的多孔Li2Si2O5材料呈现出棒状，纯度较高，组织大小均匀，具有较高的气孔率和一定的强度，具有广阔的应用前景，可以应用于电子、环保、化工和军工等领域。

Cite：

Copy from the list or Export to your reference management。

Abstract ：

一种以纯硅粉为还原剂直接还原出金属镁的方法，利用金属硅工业生产废料(纯硅粉)为还原剂直接进行硅热还原镁，具体是，将压制好并烘干处理后的料球放入还原管件中的还原罐内，装配好还原管件及结晶所需的石墨管件，将其放入立式三段控温炉；将立式三段控温炉接通真空泵和高纯惰性气体；反复洗气2次，再次抽真空开始加热至，冷却得到金属镁；本发明利用金属硅工业生产的废料(纯硅粉)进行还原，从而证实了纯硅作为硅热法炼镁还原剂的可行性，且纯硅粉在一定程度上提高了还原效率，降低了料镁比；其次金属硅工业废料变废为宝，解决了环境污染以及能耗的问题，降低了硅热法炼镁的成本，使得此法具有极高的应用价值。

Cite：

Copy from the list or Export to your reference management。

Abstract ：

一种轻质镁渣建筑材料及其制备方法，建筑材料的原料组分为：镁渣40‑55份、粉煤灰30‑45份、水泥5‑20份、硅粉5‑10份；其制备方法为：通过将废旧镁渣与粉煤灰、水泥、硅粉按比例进行混合，并加水搅拌，然后在混合料中添加合适的发泡剂，使得成品的自重降低，且有大量气孔，提供了保温隔热作用；同时给出了泡沫掺量与镁渣成品密度的函数关系，使得发泡剂的掺入量的计算更加简单准确；混合料与发泡剂均匀混合养护后，得到性能良好的轻质镁渣建筑材料成品；本发明具有工艺简单、成本低廉、性能优异及环保实用的优点。

Cite：

Copy from the list or Export to your reference management。

Abstract ：

本发明公开了一种基于4D打印的可调声学超材料制备方法。包括以下步骤 : 将表面改性的四氧化三铁粉末、气相二氧化硅粉末和光固化树脂按照特定比例搅拌均匀，得到磁性树脂复合材料；利用三维软件构建待成型可调声学超材料的三维模型，将三维模型STL文件导入切片软件中按照设定的参数进行切片处理；将磁性树脂复合材料倒入光固化打印机树脂槽中开始打印；最终得到在外加磁场刺激下，改变磁铁空间位置或者大小，远程控制可调声学超材料的旋转角度或者变形角度变化，从而达到声波方向的异常反射和吸收两者之间灵活切换，通过本发明制备的可调声学超材料结构具有远程驱动旋转能力，响应速度快、成型精度高、成本低廉等优点。

Cite：

Copy from the list or Export to your reference management。

Abstract ：

碳化硅陶瓷具有高强度、高硬度、导热系数高和耐腐蚀等优异性能，作为一种结构陶瓷在多种复杂服役环境下发挥关键作用。反应烧结工艺制备碳化硅陶瓷（reaction sintered silicon carbide，RBSC）具有成型简单、烧结温度较低、烧结速度快、烧结后近净尺寸等优点。目前反应烧结碳化硅陶瓷中残余硅相的存在影响力学性能，尤其是高温性能；另外反应烧结碳化硅陶瓷的断裂韧性较低，抗脆断能力较差。 为减少反应烧结碳化硅陶瓷残余硅相含量、尤其提高反应烧结碳化硅陶瓷的断裂韧性，本论文以碳化硅粉、纳米炭黑作为原料，选择碳化硅晶须（SiCw）作为增韧相，酚醛树脂作为粘结剂，经过粉体均匀混合、冷等静压成型坯体、经过碳化和反应烧结等步骤制备出碳化硅晶须增韧碳化硅陶瓷（SiCw/RBSC）。主要研究分散剂的种类和添加量、干燥方式、超声分散、干磨等对碳化硅晶须分散效果的影响，对比研究了添加碳化硅晶须和碳源对SiCw/RBSC陶瓷烧结工艺、各相含量和材料性能的影响，最后对碳化硅晶须表面进行改性，分析改性碳化硅晶须对SiCw/RBSC的增韧效果及增韧机理。 碳化硅晶须在粉体中均匀性分散的工艺研究发现，羧甲基纤维素钠（CMC）和硅烷偶联剂（KH550）两种分散剂都能够改善碳化硅晶须在SiC复合粉体中的分散效果。CMC和KH550对纯的碳化硅晶须分散的最佳添加量分别为6 wt.%和4 wt.%，对碳化硅晶须在SiC复合粉体中分散的最佳添加量分别为4 wt.%和2 wt.%；采用旋转蒸发的干燥方式可以有效避免碳化硅晶须在干燥过程中再次发生团聚，以及SiC复合粉体产生分层的问题；延长超声分散时间和增加干磨步骤可以使晶须的分散均匀性得到进一步提高，能够消除晶须团聚形成的搭接体，使SiCw/RBSC陶瓷的烧结致密性得到保障，降低晶须团聚对SiCw/RBSC陶瓷烧结性能和力学性能的不利影响。 研究原料中的SiCw添加量发现，提高SiCw添加量后，SiCw/RBSC陶瓷中残余硅的含量发生显著升高，添加15 wt.% SiCw的试样中残余硅的达到了31.82 vol.%，残余硅低强度、高脆性的特点会严重削弱其力学性能。添加10 wt.%碳化硅晶须的SiCw/RBSC陶瓷力学性能最佳，SiCw/RBSC陶瓷的弯曲强度为500 MPa，断裂韧性为3.53 MPa·m1/2，维氏硬度为18.6 GPa。同时，在反应烧结过程中高温液硅会对SiCw产生侵蚀作用，使晶须和基体之间发生化学结合，晶须受损和界面结合强度过高都会降低SiCw的增韧效果。 在原料中添加碳源以降低残余硅的研究发现，添加的纳米炭黑在反应烧结过程中可以消耗更多的液态硅，生成了大量小尺寸的次生β-SiC颗粒，降低了陶瓷中残余硅的含量和尺寸。SiCw/RBSC陶瓷的力学性能随碳源添加量的增加呈现先升高再降低的趋势，添加25 wt.%碳源的SiCw/RBSC陶瓷力学性能最佳，SiCw/RBSC陶瓷的弯曲强度为550 MPa，断裂韧性为3.80 MPa∙m1/2，维氏硬度为20.5 GPa。添加30 wt.%碳源的SiCw/RBSC陶瓷中残余硅的含量降低至5.86 wt.%，但未完全反应的碳源成为了缺陷，严重削弱其力学性能。 通过树脂浸渍碳化和化气相沉积（CVI）两种方法对SiCw表面进行改性，发现与酚醛树脂浸渍碳化法相比，CVI法能够在晶须表面沉积更厚、更均匀的热解碳涂层（pyrocarbon，PyC）。经过热解碳涂层改性的碳化硅晶须，在反应烧结过程中，热解碳涂层与液硅反应生成的碳化硅涂层能够起到保护晶须不与液态硅发生反应，防止晶须被侵蚀。添加10 wt.% PyC-SiCw的SiCw/RBSC陶瓷力学性能最佳，其弯曲强度为510 MPa，断裂韧性为5.28 MPa∙m1/2，维氏硬度为19.8 GPa。与原始的、未表面改性的SiCw/RBSC陶瓷相比，在SiCw表面沉积热解碳涂层后SiCw/RBSC陶瓷的断裂韧性提高了38.9%。 分析添加碳化硅晶须增韧机理发现，SiCw主要通过拔出、桥接以及裂纹偏转等机制对碳化硅陶瓷起到增韧的作用。与原始晶须相比，在晶须表面沉积涂层后使晶须在反应烧结过程中不会受到液硅的损伤，晶须高强度、高模量的优势得以保留。当裂纹扩展时，裂纹不容易直接穿过晶须，晶须高强度、高模量的性能特点可使裂纹沿着界面产生偏转，并在这一过程中消耗更多的断裂能，产生增韧作用。但液硅对晶须的侵蚀作用以及热解碳涂层与液硅的反应都会使晶须与基体产生化学结合，造成二者的界面具有较高的断裂能，使晶须的拔出增韧效果不明显。

Keyword ：

表面改性 反应烧结碳化硅 分散均匀性 碳化硅晶须 碳源 增韧机理

Cite：

Copy from the list or Export to your reference management。

Abstract ：

本发明公开了一种定向多孔氮化硅蜂窝陶瓷及其快速制备方法，采用叔丁醇为溶剂，柠檬酸为分散剂对硅粉和氮化硅粉进行冷冻干燥，并将干燥后的生坯在氮气气氛中进行燃烧合成，得到气孔率较高，孔结构可控的定向多孔氮化硅蜂窝陶瓷。本发明首次利用冷冻干燥与燃烧合成相结合的方法制备定向多孔氮化硅蜂窝陶瓷，该方法利用硅粉和氮化硅粉反应放出的热量进行样品烧结，无需利用烧结炉进行高温长时间保温的工艺，具有工艺简单、重复性好、能耗低、成本低等特点。本发明制备的定向多孔氮化硅蜂窝陶瓷在金属冶炼、气体净化、汽车尾气处理、高温透波和相变储热等领域具有广泛的应用前景。

Cite：

Copy from the list or Export to your reference management。

Abstract ：

本发明公开了一种碳化硅增强碳基复合材料及制备方法，以中间相炭微球作基体，碳化硅陶瓷作为增强相，均匀分布在炭微球之间，形成三维网状碳化硅骨架增强的各向同性结构。工艺上先以硅粉颗粒和中间相炭微球为原料通过熔盐法制备出均匀且厚度可控的碳化硅涂层包覆的中间相炭微球粉末，然后预压成型后于1600～1900℃进行放电等离子体烧结，烧结后形成的均匀三维网状碳化硅陶瓷骨架，在提高碳基体的强度、抗烧蚀、抗氧化、抗热震性能的同时也提高了基体的导热性能，从而形成成本低、密度低、且具有优异的力学性能、烧结性能、抗热震性能、抗烧蚀性能以及导热性能的各向同性碳基复合材料。其优异的综合性能，将广泛应用于航空航天、国防以及电子封装等领域中，具有广阔的应用前景。

Cite：

Copy from the list or Export to your reference management。

Abstract ：

本发明公开了一种碳化硅纳米线增强高取向石墨复合材料及制备方法，在其表面生长一层均匀的碳化硅纳米线作为增强相，均匀分布在石墨片层间，形成碳化硅纳米线增强定向排列的石墨片层的各向异性结构；工艺上先以硅粉和片状石墨为原料通过熔盐法制备出碳化硅纳米线包覆片状石墨的粉体，然后预压成型后于1600～2000℃进行放电等离子体烧结，烧结过程中施加的轴向压力，使包覆碳化硅纳米线的石墨片层定向排布，烧结后形成的均匀三维陶瓷骨架，可显著提高石墨基体的强度，并约束石墨的热膨胀，从而形成致密、高强、沿片层方向高热导率、垂直片层方向低热膨胀的各向异性复合材料，其优异的综合性能，将在电子器件、发热部件的传热、散热等方面具有广泛的应用前景。

Cite：

Copy from the list or Export to your reference management。

Abstract ：

高纯多晶硅广泛应用于光伏及半导体领域，其制造成本对于太阳能电池片及半导体产品的成本控制有重要影响。流化床法是一种制备粒状高纯多晶硅的重要技术，其具有低能耗、低污染、可连续化运行等显著优势。而流化床法中多晶硅颗粒的生长机理复杂，且该技术中存在的硅烷壁面热解和流态化控制等问题也亟待解决。因此，利用数值模拟手段研究流化床法粒状多晶硅生长过程，探究硅烷壁面热解等技术问题的解决方案具有重要意义。而在气固流态化过程的数值模拟中，气泡和颗粒聚团等非均匀结构的形成显著影响了气固相间作用。在数值计算中合理地考虑非均匀结构对相间曳力的影响，进而提出更准确的非均匀曳力模型，已成为当下气固流态化数值研究的热点。 本文分别从气固流态化非均匀曳力模型开发和粒状多晶硅生长过程分析两方面进行了研究。首先考虑气固流态化过程中非均匀流动结构对气固相间曳力的影响，分别针对单分散和多分散流态化体系提出了相应的非均匀曳力模型，提高了气固流态化数值模拟的准确性；接着，针对流态化生长粒状多晶硅过程提出了更完善的颗粒生长模型，研究了反应器内两相流动和化学反应过程，分析了相关工艺参数对颗粒生长过程的影响；最后，提出了一种循环流化床法生长粒状多晶硅的反应器设计方案以避免硅烷的壁面热解，并对该反应器中的流动、传热及化学反应过程进行了分析。 首先，本文分别针对单分散的气固鼓泡流态化及快速流态化过程，基于网格尺度的系统分解，提出了Local Bubble Structure Dependent (LBSD)和Local Cluster Structure Dependent (LCSD)曳力模型。模型采用基于Direct Numerical Simulation (DNS)的曳力关联式确定了子系统的曳力系数，并考虑了固相浓度梯度对相间曳力的影响。结果表明，本文提出的曳力模型与广泛应用的Gidaspow曳力模型相比显著提高了模拟精度。当地滑移速度与空隙率均会对曳力系数产生较大影响。在包含B类颗粒的快速流态化中，固相浓度梯度对当地曳力系数影响较大，考虑固相浓度梯度的影响进一步提高了模型准确性。 其次，基于本文建立的单分散LBSD曳力模型，发展出了适用于多分散鼓泡流态化过程的LBSD曳力模型。模型首次耦合了多分散DNS曳力关联式以考虑不同种类颗粒间的相互影响。随后利用多分散LBSD曳力模型模拟了伪二维鼓泡流化床中的多分散流态化过程，验证了多分散LBSD曳力模型的准确性，并分析了二维与三维模拟的差异。结果表明，与Gidaspow曳力模型相比，多分散LBSD曳力模型能够更准确地预测浮料与沉料的混合与分离特性；由于伪二维鼓泡床中前后壁面对两相流动影响较大，二维模拟显著高估了床层高度与空隙率，而三维模拟的结果则与实验值更接近。 接着，针对粒状多晶硅生长过程提出了更完善的颗粒生长模型，并对鼓泡流化床法粒状多晶硅生长过程进行模拟。分析了反应器内两相流动及气相组分分布特性，揭示了进气速率和入口硅烷浓度对颗粒生长过程的影响规律，探究了进气布置对硅烷壁面热解的影响。结果表明，硅烷异相沉积反应是导致硅颗粒生长的主要因素，其反应速率随高度的增加不断降低。硅粉吸附主要发生在床层中部，其引起的相间传质速率在径向呈现出“W”形分布。进气速率及入口硅烷浓度的增加会导致床层高度及气固相间速度差的增大，进而引起颗粒生长速率的增加，但沉积效率则有所降低。硅烷的壁面热解反应主要发生在床层底部，采用改进的进气方案能够有效降低壁面硅沉积速率。 最后，提出了一种可连续化运行的循环流化床反应器设计方案以避免硅烷的壁面热解，并分析了硅颗粒入料速率与床层温度的相关性。该反应器中分别包含发生硅烷热解反应的反应区与硅颗粒受热的加热区，在反应区中降低壁面温度以避免硅烷在壁面发生热解，而在加热区中则使硅颗粒与高温壁面和气体之间充分接触以加热硅颗粒。随后分别针对反应区和加热区进行模拟以分析其内部流动、传热及化学反应过程。结果显示，反应区中硅烷异相沉积反应及硅粉吸附主要发生在床层中下部。硅烷在反应区出口处已基本消耗殆尽，避免了硅烷与加热区高温壁面的接触。反应区和加热区的进气速度与入料速度呈正相关，入料速度对床层温度影响较大。加热区低温硅颗粒入料速度增大时，会导致加热区床层温度显著下降，因此需要合理控制硅颗粒的入料速度，以控制相应区域内的床层温度。

Keyword ：

多晶硅 颗粒生长 气固流态化 数值模拟 相间曳力

Cite：

Copy from the list or Export to your reference management。