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碳化硅纳米材料及其衍生碳在超级电容器领域的应用
1
作者 刘慧敏 李克智 +3 位作者 张欣 殷学民 付前刚 李贺军 《物理化学学报》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2024年第2期58-75,共18页
超级电容器由于充放电速度快、循环寿命长、成本低、环境友好等特性在众多储能器件中脱颖而出。在各类电极材料中,碳化硅(SiC)纳米材料及其衍生碳因其高稳定性、优异的导电性等优势被认为是极具应用前景的超级电容器电极材料。本文首先... 超级电容器由于充放电速度快、循环寿命长、成本低、环境友好等特性在众多储能器件中脱颖而出。在各类电极材料中,碳化硅(SiC)纳米材料及其衍生碳因其高稳定性、优异的导电性等优势被认为是极具应用前景的超级电容器电极材料。本文首先系统地阐述了SiC纳米材料及其衍生碳的常用制备方法;然后,详细综述了SiC纳米材料及其衍生碳在超级电容器应用中的研究进展,总结“高导电碳材料复合”、“杂原子掺杂”、“赝电容材料复合”、“多级孔结构的设计”、“化学活化”等电化学性能的提升策略;最后,对SiC纳米材料及其衍生碳在超级电容器储能领域中应用存在的挑战和机遇进行展望。 展开更多
关键词 碳化硅 碳化硅衍生碳 双电层电容 赝电容
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直写成型用碳化硅浆料及其流变性能研究
2
作者 王小锋 陈洪钧 +3 位作者 周红莉 彭超群 王日初 曾婧 《有色金属科学与工程》 CAS 北大核心 2024年第1期80-86,共7页
碳化硅(SiC)凭借高强度、轻质性以及耐高温性能等优势已成为时下应用最广泛的陶瓷材料之一。传统的制备方法生产周期长、成本高且难以制造相对复杂结构的陶瓷。本文利用直写成型方法制备三维复杂结构的SiC陶瓷,研究分散剂含量、pH值、... 碳化硅(SiC)凭借高强度、轻质性以及耐高温性能等优势已成为时下应用最广泛的陶瓷材料之一。传统的制备方法生产周期长、成本高且难以制造相对复杂结构的陶瓷。本文利用直写成型方法制备三维复杂结构的SiC陶瓷,研究分散剂含量、pH值、固相体积分数和增稠剂等因素对SiC浆料流变性能的影响,制备可打印的SiC浆料并直写成型,获得SiC的三维点阵结构。结果表明:调节分散剂含量能使浆料黏度获得最低值;pH值影响分散剂的解离度进而改变浆料的黏度;固相体积分数越高,打印结构完整性越好;添加甲基纤维素(MC)可增加浆料的黏度和剪切弹性模量,使其可打印。优化的SiC浆料配方为:分散剂聚丙烯酸(PAA)质量分数为0.01%,固相体积分数为63%和MC质量分数为0.04%,pH>10。 展开更多
关键词 碳化硅 直写成型 流变性能 添加剂 固相体积分数 PH
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网状孔壁碳化硅基多孔陶瓷的制备及其颗粒物过滤研究
3
作者 刘静静 岳卫东 +1 位作者 熊飞 单言芳 《耐火材料》 CAS 北大核心 2024年第2期132-136,共5页
为了提高碳化硅基多孔陶瓷的过滤性能,以碳化硅粉体、氧化铝粉体、聚醚多元醇、多亚甲基多苯基异氰酸酯、二月桂酸二丁基锡、三乙烯二胺、稳泡剂硅油(阿拉丁)为原料,通过聚氨酯发泡技术,研制了三维(3D)网状孔壁结构的碳化硅基多孔陶瓷试... 为了提高碳化硅基多孔陶瓷的过滤性能,以碳化硅粉体、氧化铝粉体、聚醚多元醇、多亚甲基多苯基异氰酸酯、二月桂酸二丁基锡、三乙烯二胺、稳泡剂硅油(阿拉丁)为原料,通过聚氨酯发泡技术,研制了三维(3D)网状孔壁结构的碳化硅基多孔陶瓷试样,并探索了料浆固含量(固相质量分数分别为45%、50%、55%和60%)对试样显微结构、物理性能和颗粒物过滤性能的影响。结果表明:1)随着固含量的升高,试样体积密度和常温耐压强度提高,显气孔率降低;2)聚氨酯发泡过程中产生的微孔会分布在陶瓷孔壁上形成网状孔壁结构,增大颗粒物与孔壁碰撞概率,提高试样的过滤效率;同时,网状孔壁结构还可以提高试样气孔贯通性,降低其压降;3)当固含量为55%(w)时,试样体积密度约为0.57 g·cm^(-3),显气孔率为79.2%,常温耐压强度为3.7 MPa;且对颗粒物的去除率高达91.2%,具有良好的再生性能。 展开更多
关键词 碳化硅 多孔陶瓷 聚氨酯发泡 网状孔壁 过滤效率 固含量
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国内外碳化硅标准比对分析
4
作者 李景 黄佳 +1 位作者 李国鹏 孙红军 《标准科学》 2024年第1期101-113,共13页
为了探明碳化硅国内外标准的情况和差异,本文调研、分析并选择了中国国家标准和行业标准、国际标准及美国、欧洲、日本、俄罗斯、罗马尼亚相关标准,选择碳化硅物理特性、碳化硅磨料化学分析方法、含碳化硅耐火材料化学分析方法、碳化硅... 为了探明碳化硅国内外标准的情况和差异,本文调研、分析并选择了中国国家标准和行业标准、国际标准及美国、欧洲、日本、俄罗斯、罗马尼亚相关标准,选择碳化硅物理特性、碳化硅磨料化学分析方法、含碳化硅耐火材料化学分析方法、碳化硅晶片产品规格进行标准比对。通过比对,得出结论:(1)国外有关碳化硅标准,都制定了碳化硅产品的理化性能标准,有些指标我国国家标准和部分企业实际质量控制中未列入检测控制指标,如:振实密度、比表面积、清洁度、韧性、电导率;(2)针对碳化硅粒度砂与微粉产品,发达国家根据其用途不同,按照对口专用、精密化、综合利用原则,分成了多种牌号专用产品,专用产品的企业标准指标要求也不同,使生产者和使用者找到了最佳结合点,产品产生了最大效益;(3)从碳化硅磨料的化学分析方法标准比对和含碳化硅耐火材料化学分析方法标准比对结果看,我国国家标准的比对指标相较于美国、欧盟及日本等发达国家及地区而言较为完整;(4)从碳化硅晶片产品相关标准比对结果看,我国国家标准对碳化硅单晶抛光片以及晶片检测方面制定了相关标准,而美国、欧盟、日本等发达国家及地区没有涉及。针对碳化硅外延片表面缺陷的测试环境,我国国家标准相较于欧盟以及日本标准要求更高。 展开更多
关键词 碳化硅 标准 标准比对 中国国家标准(GB)
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碳化硅陶瓷的激光改性磨削
5
作者 刘伟 顾浩 +1 位作者 唐都波 刘顺 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2024年第4期637-642,共6页
为了实现碳化硅陶瓷的高精加工,激光辐照被引入磨削加工中。本文以碳化硅陶瓷为研究对象,采用激光改性磨削工艺,利用激光辐照对碳化硅陶瓷进行改性处理,进而对碳化硅陶瓷进行磨削试验。与普通磨削进行比较,研究了碳化硅陶瓷试样的磨削... 为了实现碳化硅陶瓷的高精加工,激光辐照被引入磨削加工中。本文以碳化硅陶瓷为研究对象,采用激光改性磨削工艺,利用激光辐照对碳化硅陶瓷进行改性处理,进而对碳化硅陶瓷进行磨削试验。与普通磨削进行比较,研究了碳化硅陶瓷试样的磨削力、表面粗糙度、表面形貌和亚表面损伤。实验结果表明,与普通磨削相比,激光改性磨削可以有效降低法向磨削力、切向磨削力、表面粗糙度,最大下降幅度分别为33.91%、37.31%和33.14%。激光改性磨削促使SiC陶瓷在磨削过程中以塑性去除为主,磨削表面规则且光滑;工件亚表面微裂纹较少,亚表面损伤深度小;实现了大磨削深度的塑性去除,提高了SiC陶瓷的磨削质量。 展开更多
关键词 碳化硅陶瓷 激光改性磨削 磨削力 表面质量 塑性去除
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SPS多腔烧结碳化硅块材的有限元仿真及实验研究
6
作者 潘小强 李统业 +3 位作者 陈秋月 赖鑫 张靖 安旭光 《成都大学学报（自然科学版）》 2024年第1期88-93,共6页
通过设计加工具有3个模腔的石墨模具,并建立放电等离子烧结的有限元仿真模型,研究了烧结工艺对碳化硅块材物相及密度等的影响.结果表明,烧结时的电流主要通过石墨压头及样品产生热量实现样品的加热,且当模具温度高于1200 K时,样品中心... 通过设计加工具有3个模腔的石墨模具,并建立放电等离子烧结的有限元仿真模型,研究了烧结工艺对碳化硅块材物相及密度等的影响.结果表明,烧结时的电流主要通过石墨压头及样品产生热量实现样品的加热,且当模具温度高于1200 K时,样品中心与模具的温度差异逐步增大,烧结模具的中心区域温度高于模具的温度.此外,采用放电等离子烧结同时制得了3个碳化硅块体,实验结果表明,随烧结温度的增加,烧结助剂钇铝石榴石的含量逐渐减少,而碳化硅的含量及结晶性逐步增加,当烧结温度达到2023 K时,得到了纯相的碳化硅.烧结所得的碳化硅密度为(3.103±0.043)g/cm^(3),致密度为97%. 展开更多
关键词 碳化硅 有限元仿真 放电等离子烧结
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碳化硅单晶加工对晶片表面质量的影响
7
作者 张序清 刘晓双 +6 位作者 张玺 朱如忠 高煜 吴琛 王蓉 杨德仁 皮孝东 《材料科学与工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第1期9-13,共5页
碳化硅(4H-SiC)晶片加工是制备高品质衬底晶圆的关键工艺,衬底晶圆的表面质量直接影响外延薄膜以及后续器件的性能。本研究通过对4H-SiC晶片经线切割、磨削、研磨、抛光等不同加工工序后对应的表面形貌、粗糙度、机械性质和晶体质量的分... 碳化硅(4H-SiC)晶片加工是制备高品质衬底晶圆的关键工艺,衬底晶圆的表面质量直接影响外延薄膜以及后续器件的性能。本研究通过对4H-SiC晶片经线切割、磨削、研磨、抛光等不同加工工序后对应的表面形貌、粗糙度、机械性质和晶体质量的分析,发现晶片加工通过逐步去除线切割引入的表面损伤层,提高了晶片表面质量。4H-SiC晶片C面和Si面机械性质存在各向异性,C面材料韧性相对较差,加工过程中发生脆性断裂的程度更大,导致C面材料去除速率较快,表面形貌和粗糙度相对较差。 展开更多
关键词 碳化硅 晶片加工 表面质量 各向异性
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基于碳化硅等离子体器件的功率脉冲锐化技术
8
作者 郭登耀 汤晓燕 +6 位作者 宋庆文 周瑜 郭京凯 孙乐嘉 袁昊 杜丰羽 张玉明 《强激光与粒子束》 CAS CSCD 北大核心 2024年第1期43-48,共6页
利用Sentaurus搭建了碳化硅漂移阶跃恢复二极管(DSRD)与雪崩整形二极管(DAS)全电路仿真模型,研究了碳化硅等离子体器件在脉冲锐化方面的能力,并且通过器件内部等离子浓度分布解释了这两种器件实现脉冲锐化的机制。借助碳化硅DSRD可以将... 利用Sentaurus搭建了碳化硅漂移阶跃恢复二极管(DSRD)与雪崩整形二极管(DAS)全电路仿真模型,研究了碳化硅等离子体器件在脉冲锐化方面的能力,并且通过器件内部等离子浓度分布解释了这两种器件实现脉冲锐化的机制。借助碳化硅DSRD可以将峰值超过千伏的电压脉冲的前沿缩短到300 ps;碳化硅DSRD与DAS的组合可以输出脉冲前沿在35 ps、峰值超过2 kV的电压脉冲。仿真与实验发现当触发脉冲与碳化硅DAS匹配时,可以实现快速开启后快速关断,得益于碳化硅DAS这种神奇现象,可以将峰值在两千伏以上脉冲的半高宽缩小到百皮秒量级;通过频谱分析发现脉冲经过DAS整形后,其最高幅值−30 dB对应的频谱带宽扩大了37倍,达到7.4 GHz。 展开更多
关键词 碳化硅 漂移阶跃恢复二极管 雪崩整形二极管 超宽带
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碳化硅陶瓷基复合材料表面环境障涂层结合强度
9
作者 苏超群 邓龙辉 +9 位作者 刘若愚 蒋佳宁 云海涛 李归 苗小锋 陈文博 易出山 刘俐 董淑娟 曹学强 《材料工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第2期198-206,共9页
SiC陶瓷基复合材料(SiC-based ceramic matrix composites,SiC-CMC)是发展高推重比航空发动机理想的高温结构材料。为了防止发动机服役环境下燃气(富含H2O和O_(2))对SiC-CMC的腐蚀,需要在其表面制备抗水氧腐蚀、抗燃气冲刷和抗热冲击性... SiC陶瓷基复合材料(SiC-based ceramic matrix composites,SiC-CMC)是发展高推重比航空发动机理想的高温结构材料。为了防止发动机服役环境下燃气(富含H2O和O_(2))对SiC-CMC的腐蚀,需要在其表面制备抗水氧腐蚀、抗燃气冲刷和抗热冲击性能优异的环境障涂层(environmental barrier coatings,EBCs)。在评价EBCs性能的诸多因素中,其与SiC-CMC基体之间的结合强度是一个重要技术指标,但结合强度的极限值一直未被探究清楚。本工作研究影响结合强度的主要因素,包含SiC-CMC基体状态、单晶Si的拉伸强度极限,以及Si黏结层的制备工艺等,获得了制备最高结合强度的有效途径。在EBCs与SiC-CMC组成的体系中,基体内部SiC纤维布之间的界面是结合强度最薄弱的部位,其次是EBCs的Si层。整个体系的结合强度极限值是15 MPa,它是单晶Si在[400]晶向的拉伸强度极限。采用大气等离子喷涂或者超音速火焰喷涂的Si黏结层结合强度相似,均低于同样工艺制备的莫来石或Yb2Si2O7涂层。 展开更多
关键词 碳化硅 复合材料 环境障涂层 结合强度
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碳源对反应烧结碳化硅性能的影响
10
作者 张喜飞 陈定 +2 位作者 顾华志 黄奥 付绿平 《硅酸盐通报》 CAS 北大核心 2024年第1期312-316,353,共6页
以炭黑和石墨为碳源,控制碳添加量为10%(质量分数,下同),研究了不同炭黑、石墨比例对反应烧结碳化硅性能的影响。结果表明,当炭黑添加量为4%、石墨添加量为6%时,反应烧结碳化硅的力学性能较佳,此时抗弯强度为251.7 MPa,断裂韧性为4.29 M... 以炭黑和石墨为碳源,控制碳添加量为10%(质量分数,下同),研究了不同炭黑、石墨比例对反应烧结碳化硅性能的影响。结果表明,当炭黑添加量为4%、石墨添加量为6%时,反应烧结碳化硅的力学性能较佳,此时抗弯强度为251.7 MPa,断裂韧性为4.29 MPa·m^(1/2)。通过XRD检测及对XRD谱进行Rietveld精修,分析发现炭黑添加量为4%、石墨添加量为6%的反应烧结碳化硅中的游离Si含量为24.44%(质量分数),而石墨添加量为10%的反应烧结碳化硅中的游离Si含量为28.57%(质量分数),相比前者游离Si含量较高,减少游离Si的含量可以提高反应烧结碳化硅的力学性能。 展开更多
关键词 反应烧结碳化硅 炭黑 石墨 力学性能 游离Si
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半导体碳化硅衬底的湿法氧化
11
作者 鲁雪松 王万堂 +2 位作者 王蓉 杨德仁 皮孝东 《人工晶体学报》 CAS 北大核心 2024年第2期181-193,共13页
半导体碳化硅(4H-SiC)材料具有硬度高、脆性大、化学性质稳定等特点,一般使用化学机械抛光工艺来加工4H-SiC以获得超光滑平坦表面。湿法氧化作为单晶4H-SiC化学机械抛光的重要过程,直接影响着化学机械抛光的速率和表面质量。本文综述了... 半导体碳化硅(4H-SiC)材料具有硬度高、脆性大、化学性质稳定等特点,一般使用化学机械抛光工艺来加工4H-SiC以获得超光滑平坦表面。湿法氧化作为单晶4H-SiC化学机械抛光的重要过程,直接影响着化学机械抛光的速率和表面质量。本文综述了目前单晶4H-SiC湿法氧化的研究现状,讨论了4H-SiC湿法氧化工艺所选用的氧化剂,如KMnO_(4)、H_(2)O_(2)、K_(2)S_(2)O_(8)等。在此基础上,进一步总结了常用的氧化增效方法,如光催化辅助氧化、电化学氧化、芬顿反应等,并从理论计算的角度分析了单晶4H-SiC湿法氧化的机理,最后展望了4H-SiC湿法氧化未来的研究方向。 展开更多
关键词 碳化硅 半导体 加工 湿法氧化 化学机械抛光 材料去除率
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碳化硅陶瓷超快激光双光束精密抛光技术研究
12
作者 肖海兵 张庆茂 +3 位作者 谭小军 周泳全 张卫 罗博伟 《激光技术》 CAS CSCD 北大核心 2024年第2期180-187,共8页
为了有效提高碳化硅陶瓷材料抛光精度,采用了一种红外脉冲和超快紫外皮秒激光双光束抛光碳化硅陶瓷技术。通过红外纳秒激光与超快紫外皮秒激光抛光碳化硅陶瓷材料激光双光束抛光方法,实验研究了激光功率、重复频率、扫描速率、离焦量等... 为了有效提高碳化硅陶瓷材料抛光精度,采用了一种红外脉冲和超快紫外皮秒激光双光束抛光碳化硅陶瓷技术。通过红外纳秒激光与超快紫外皮秒激光抛光碳化硅陶瓷材料激光双光束抛光方法,实验研究了激光功率、重复频率、扫描速率、离焦量等抛光工艺参数对抛光SiC表面质量的影响。结果表明,在激光功率24 W、扫描速率200 mm/s、激光重复频率500 kHz、离焦1 mm时,陶瓷表面粗糙度达到最优,激光双光束抛光和单光束抛光原始粗糙度碳化硅2.87μm分别下降至0.42μm和0.53μm;激光双光束抛光SiC陶瓷致密化,陶瓷表面呈现有规律的整齐排列,且碳化硅抛光表面的晶粒平均大小为1.48μm,表面力学性能得到改善。该研究为陶瓷等硬脆材料激光精密抛光提供了参考。 展开更多
关键词 激光技术 激光抛光 超快光学 激光双光束 碳化硅陶瓷 表面形貌
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先驱体转化法制备含异质元素碳化硅纤维的研究进展
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作者 吴爽 苟燕子 +4 位作者 王永寿 宋曲之 徐娜娜 韩成 王应德 《材料工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期1-11,共11页
连续SiC纤维及其复合材料以其优异的耐高温、抗氧化以及机械性能在航空航天以及核领域有着广泛的应用前景。先驱体转化法已成为制备连续SiC纤维最重要的方法。特定异质元素的引入可以有效改善SiC纤维的性能。本文结合我们团队近40年在... 连续SiC纤维及其复合材料以其优异的耐高温、抗氧化以及机械性能在航空航天以及核领域有着广泛的应用前景。先驱体转化法已成为制备连续SiC纤维最重要的方法。特定异质元素的引入可以有效改善SiC纤维的性能。本文结合我们团队近40年在先驱体转化法制备高性能SiC纤维领域的相关工作,首先综述了异质元素的引入方式,主要包括物理共混和化学改性;从提高先驱体的陶瓷产率、促进纤维烧结致密化,提高SiC纤维的耐高温性能以及拓展SiC纤维的功能化应用等方面阐述了异质元素的作用和机理;然后分别介绍了国内外含Ti、Al、Zr、Fe、B以及难熔金属(Hf、Ta、Nb)等含异质元素SiC纤维的组成、结构与性能以及发展现状,最后对陶瓷先驱体体系构建、异质元素种类含量与纤维性能构效关系研究、以及纤维工程化应用等研究方向进行了展望。 展开更多
关键词 先驱体转化法 碳化硅纤维 异质元素 作用机理
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碳化硅化学机械抛光中材料去除非均匀性研究进展
14
作者 孙兴汉 李纪虎 +2 位作者 张伟 曾群锋 张俊锋 《人工晶体学报》 CAS 北大核心 2024年第4期585-599,共15页
化学机械抛光已经成为半导体制造中关键的工艺步骤之一,该技术是目前实现碳化硅晶片超精密加工的一种常用且有效的方法,可用于加工晶片表面,以获得高材料去除率、高表面质量和高表面平整性的晶片。然而,在碳化硅晶片化学机械抛光中,晶... 化学机械抛光已经成为半导体制造中关键的工艺步骤之一,该技术是目前实现碳化硅晶片超精密加工的一种常用且有效的方法,可用于加工晶片表面,以获得高材料去除率、高表面质量和高表面平整性的晶片。然而,在碳化硅晶片化学机械抛光中,晶片表面材料去除非均匀性一直是一个具有挑战性的问题,减小晶片表面材料去除非均匀性对确保半导体器件的高性能和稳定性至关重要。本文介绍了碳化硅材料的性质及应用与化学机械抛光工艺,研究了不同碳化硅化学机械抛光技术的材料去除机理、不同化学机械抛光技术的发展状况和性能及优缺点,综述了碳化硅晶片化学机械抛光中材料去除非均匀性影响因素,如:抛光压力、抛光液(磨粒)和转速等因素,最后对未来碳化硅化学机械抛光中材料去除非均匀性研究做出了展望。 展开更多
关键词 碳化硅 化学机械抛光 材料去除 抛光压力 抛光液 抛光垫
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核壳型碳化硅/石墨烯纳米材料的研究进展
15
作者 刘欢 孙文周 李茂辉 《中国陶瓷》 CAS CSCD 北大核心 2024年第4期1-8,共8页
综述了核壳型碳化硅/石墨烯纳米材料(GSCS)的制备方法,从机理出发对比分析了各种方法的优缺点,提出了下一步工艺改进方向;介绍了GSCG及相关复相材料在电化学、光催化、润滑、吸波、导热等领域中的最新研究现状,探讨了核壳结构的组织、... 综述了核壳型碳化硅/石墨烯纳米材料(GSCS)的制备方法,从机理出发对比分析了各种方法的优缺点,提出了下一步工艺改进方向;介绍了GSCG及相关复相材料在电化学、光催化、润滑、吸波、导热等领域中的最新研究现状,探讨了核壳结构的组织、形貌等因素对各性能的影响规律,并对核壳型碳化硅/石墨烯纳米材料的研究方向提出了展望。 展开更多
关键词 核壳结构 碳化硅/石墨烯 研究进展 制备方法
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空气与水中纳秒–毫秒组合脉冲激光辐照碳化硅效应模拟
16
作者 王敬 王婷婷 +2 位作者 赵猛 李腾 蔡红星 《应用物理》 2024年第3期99-114,共16页
本研究利用COMSOL Multiphysics有限元软件,对纳秒–毫秒组合脉冲激光辐照碳化硅(SiC)的过程进行了数值模拟分析。通过构建二维轴对称几何模型,并设置相应的材料及激光参数,模拟了激光辐照碳化硅的物理过程,研究了单独的纳秒脉冲和毫秒... 本研究利用COMSOL Multiphysics有限元软件,对纳秒–毫秒组合脉冲激光辐照碳化硅(SiC)的过程进行了数值模拟分析。通过构建二维轴对称几何模型,并设置相应的材料及激光参数,模拟了激光辐照碳化硅的物理过程,研究了单独的纳秒脉冲和毫秒脉冲以及它们组合的脉冲对碳化硅的影响。模拟结果表明,纳秒脉冲和毫秒脉冲的能量在时间上的叠加能够显著提高材料的中心点温度。当毫秒脉冲激光能量设为1000 mJ,纳秒脉冲激光能量设为15 mJ时,单独的脉冲能够使碳化硅的峰值温度接近其熔点(2700 K)。进一步分析了不同延迟时间条件下组合脉冲对碳化硅中心点温度的影响,发现在∆t = 2 ms时,中心点温度提升最大。此外,还考虑了水层对于激光辐照效果的影响,发现水层的存在对激光辐照过程的温升效果产生显著影响。本研究为理解和预测纳秒–毫秒组合脉冲激光辐照碳化硅的效果提供了理论依据,对于探索高性能碳化硅材料在极端条件下的应用有重要意义。 展开更多
关键词 组合激光 数值分析 激光损伤 碳化硅
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碳化硅陶瓷热导率影响因素研究
17
作者 马逸飞 李其松 +5 位作者 黄权 贾少培 成晓哲 牛乾元 张艳丽 穆云超 《中原工学院学报》 CAS 2024年第1期23-34,64,共13页
碳化硅陶瓷是一种应用广泛的高热导率材料。结合国内外研究,讨论了碳化硅陶瓷的导热机理和影响因素,认为杂质、气孔和晶界是影响碳化硅陶瓷热导率的主要因素,减少杂质、气孔和晶界有利于提高热导率。给出了制备高热导率碳化硅陶瓷的建议... 碳化硅陶瓷是一种应用广泛的高热导率材料。结合国内外研究,讨论了碳化硅陶瓷的导热机理和影响因素,认为杂质、气孔和晶界是影响碳化硅陶瓷热导率的主要因素,减少杂质、气孔和晶界有利于提高热导率。给出了制备高热导率碳化硅陶瓷的建议:提高碳化硅陶瓷致密度以减少气孔;增大碳化硅晶粒尺寸以减少晶界;在不降低致密度的前提下,降低烧结助剂含量、减少烧结助剂种类,且添加的烧结助剂不固溶进入碳化硅晶格、烧结助剂之间不反应形成结构复杂的低热导率相,烧结助剂容易结晶晶化,不残留或少残留玻璃相;添加高热导率第二相。 展开更多
关键词 碳化硅陶瓷 热导率 杂质 气孔 晶界
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金刚石磨粒纳米加工单晶碳化硅非连续表面机理研究
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作者 王一凡 唐文智 +3 位作者 何艳 高兴军 凡林 宋淑媛 《金刚石与磨料磨具工程》 CAS 北大核心 2024年第1期92-100,共9页
建立金刚石磨料纳米加工单晶碳化硅衬底的分子动力学模型,从矢量位移、切削力、晶体结构相变及缺陷等方面研究划痕对原子去除过程的影响以及划痕壁面的材料去除机理。结果表明:划痕区域原子的去除方法主要是剪切和挤压。划痕入口区壁面... 建立金刚石磨料纳米加工单晶碳化硅衬底的分子动力学模型,从矢量位移、切削力、晶体结构相变及缺陷等方面研究划痕对原子去除过程的影响以及划痕壁面的材料去除机理。结果表明:划痕区域原子的去除方法主要是剪切和挤压。划痕入口区壁面变形为弹性和塑性混合变形,划痕出口区壁面变形主要为塑性变形,增加纳米加工深度能够提高原子的去除量。衬底表面存在的划痕使纳米加工过程中的切向和法向切削力均降低,最大差值分别为300和600 nN,划痕区域原子的缺失是切向力下降的主要原因。磨粒的剪切挤压作用使碳化硅原子的晶体结构发生了非晶转化,产生了大量不具有完整晶格的原子,并且衬底表层的原子与临近的原子成键,形成稳定的结构。衬底温度受影响的区域主要集中在磨粒的下方,并向衬底的深处传递,在2、5和8?纳米加工深度下衬底温度之间的差值约为100 K。 展开更多
关键词 纳米加工 单晶碳化硅 非连续表面 位移矢量 切削力 相变
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磨粒振动对碳化硅CMP的微观结构演变和材料去除的影响
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作者 唐爱玲 苑泽伟 +1 位作者 唐美玲 王颖 《金刚石与磨料磨具工程》 CAS 北大核心 2024年第1期109-122,共14页
针对化学机械抛光中磨料易团聚、机械和化学作用不能充分发挥等问题,采用振动辅助的方法进行优化。通过分子动力学模拟,分析磨粒振动的频率、振幅及其压入深度、划切速度对工件表面微观原子迁移的演变规律,揭示振动对材料去除和表面改... 针对化学机械抛光中磨料易团聚、机械和化学作用不能充分发挥等问题,采用振动辅助的方法进行优化。通过分子动力学模拟,分析磨粒振动的频率、振幅及其压入深度、划切速度对工件表面微观原子迁移的演变规律,揭示振动对材料去除和表面改善的促进机制;并通过振动辅助化学机械抛光工艺试验和表面成分分析,验证振动辅助的抛光效果和去除机制。结果表明:适当增大磨粒的振动频率、振动振幅及其压入深度、划切速度,可有效提高工件表面的原子势能和温度;磨粒振动有利于提高工件表面原子的混乱度,促进碳化硅参与氧化反应,形成氧化层并以机械方式去除;抛光试验和成分分析也证实振动可以提高材料去除率约50.5%,改善表面质量约25.4%。 展开更多
关键词 碳化硅 振动 化学机械抛光 分子动力学
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碳化硅复合陶瓷密封材料的烧结性能、显微结构与力学性能
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作者 邹畅 欧阳鑫 +3 位作者 周渭良 李志强 郑浦 郭兴忠 《机械工程材料》 CAS CSCD 北大核心 2024年第2期8-14,共7页
以纳米TiN、SiC晶须为增强相,采用液相烧结法制备了碳化硅复合陶瓷密封材料,研究了不同烧结温度(1800,1850,1900,1950℃),不同增强相添加质量分数(0,2.5%,5.0%,10.0%,纳米TiN与SiC晶须质量比为1∶1)下复合陶瓷的烧结性能、显微组织和力... 以纳米TiN、SiC晶须为增强相,采用液相烧结法制备了碳化硅复合陶瓷密封材料,研究了不同烧结温度(1800,1850,1900,1950℃),不同增强相添加质量分数(0,2.5%,5.0%,10.0%,纳米TiN与SiC晶须质量比为1∶1)下复合陶瓷的烧结性能、显微组织和力学性能。结果表明:随烧结温度升高,陶瓷硬度和抗弯强度均先增大后减小,断裂韧度先减小后增大,当烧结温度为1900℃时,碳化硅复合陶瓷烧结完全,相对密度较高,晶粒平均尺寸较小;在1900℃下烧结,与未添加增强相相比,添加增强相碳化硅复合陶瓷的晶粒尺寸减小,晶粒结构排列紧密;随着增强相添加量增加,陶瓷硬度下降,抗弯强度先增大后减小,断裂韧度明显增大;当烧结温度为1900℃,增强相质量分数为5.0%时,碳化硅复合陶瓷具有最佳综合性能,相对密度为94.68%,抗弯强度为429.51 MPa,硬度为17.14 GPa,断裂韧度为4.32 MPa·m^(1/2)。 展开更多
关键词 碳化硅 复合陶瓷 密封材料 显微结构 力学性能
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