SiC,SiC(w)-SiC材料的制備及其工藝研究.pdf

1、SiC材料由于其優(yōu)良的熱，電，機(jī)械等方面的優(yōu)異性能被廣泛應(yīng)用于冶金，化工，能源，生物，半導(dǎo)體材料與器件等多個領(lǐng)域。但是，傳統(tǒng)制備方法制備SiC存在制備溫度高，電能消耗量大，環(huán)境污染嚴(yán)重等諸多問題。材料學(xué)者們不斷探索，尋求一種新的綠色制備SiC的工藝，近年來，材料學(xué)者通過不同的制備工藝，探索了從低溫到高溫，從高性能SiC陶瓷及其復(fù)合材料到SiC納米材料，從SiC單晶材料到SiC同質(zhì)異質(zhì)外延等制備工藝，成功探索和制備出了各種形態(tài)的SiC材料

2、，為SiC的廣泛應(yīng)用做出了巨大貢獻(xiàn)。本文分別從有機(jī)硅裂解和Al催化方向分別制備了SiC，SiC(w)/SiC材料，并通過研究不同的工藝路線，和不同的工藝因素對SiC，SiC(w)/SiC的影響，得到了有效的能在較低溫度下制備SiC，SiC(w)/SiC的方法。主要的工作內(nèi)容如下所示。
　　1.探索了采用酚醛樹脂和濾紙裂解的殘余碳浸漬H201#甲基硅油制備SiC的工藝。發(fā)現(xiàn)此工藝存在SiC產(chǎn)率低，不能得到較高純度的SiC材料的缺陷。

3、并發(fā)現(xiàn)產(chǎn)物中存在大量的非晶相。雖然成功的制備出了塊體材料，但得到的塊體材料致密性差，物理性能差。得到了此工藝制備SiC原理為碳熱還原反應(yīng)原理。
　　2.采用濾紙裂解的殘余碳浸漬硅粉的酚醛樹脂懸濁液，成功的制備得SiC(w)/SiC復(fù)合材料。研究了溫度對SiC材料制備的影響，發(fā)現(xiàn)隨著溫度的升高，原料反應(yīng)的越完全，產(chǎn)物析晶程度越好，得到的SiC納米線長徑比越大;在1430℃溫度下，復(fù)合材料中原位生成的SiC納米線表面光滑、尺寸均一、長

4、徑比大于103，以沿濾紙C化過程中形成的空隙生長為主，并能穿插生長于樹脂與濾紙層;討論了此工藝制備SiC機(jī)理，發(fā)現(xiàn)SiC的生成初期受擴(kuò)散機(jī)制控制，而隨著溫度的升高，基體中開始生成SiC納米線，其生長機(jī)制為VS機(jī)制，而基體SiC材料始終受擴(kuò)散機(jī)制控制。
　　3.采用Si粉為硅源，酚醛樹脂裂解C為碳源，在一定含量Al的催化下，在較低的溫度下合成了SiC材料。研究了催化劑含量對材料合成溫度及產(chǎn)物形貌的影響，分析了Al的催化作用機(jī)理。對比

5、研究發(fā)現(xiàn)，以Al為催化制備SiC材料，可使SiC的生成溫度降低約400℃，可以有效的細(xì)化SiC晶粒，但對于SiC納米線，納米棒的生成有一定的抑制作用。
　　4.研究了以SiO2為硅源，碳粉為碳源制備SiC材料的合成工藝Al催化劑的作用效果，分析了催化劑的引入對合成材料溫度與產(chǎn)物純度的影響，并探討了催化劑的作用機(jī)制。
　　5.研究了以Fe2O3、Ti分別為催化劑，以SiO2為硅源，碳粉為碳源制備SiC材料的工藝。并對不同催化劑