同步辐射小角散射研究碳化硅纤维中的晶体颗粒结构
孙宝星
学位类型硕士
导师徐洪杰
2017
学位授予单位中国科学院研究生院(上海应用物理研究所)
关键词Sic纤维 同步辐射saxs 晶粒尺寸 纳米结构
摘要碳化硅(SiC)纤维属于陶瓷纤维,具有强度高、耐腐蚀、抗氧化等优异特性,并且与陶瓷基体具有良好的相容性,在航空、航天及核能中具有重要应用。SiC纤维的微观结构,尤其是其中的SiC颗粒直接影响了纤维的宏观性能。因此,研究不同烧结条件下晶体结构的变化规律对于了解最佳制备工艺条件具有重要的意义。在本文中,作为初步研究,我们首先对商业SiC颗粒进行微观表征。通过小角X射线散射(SAXS),X射线衍射(XRD)和透射电子显微镜(TEM)等手段和设备对SiC纳米颗粒的结构和尺寸进行研究。对比TEM和SAXS结果发现,两者得到的SiC纳米颗粒的粒径分布是相似的,且均服从lognormal分布。粒径分布在10 nm-100 nm范围内,多数集中在20 nm-50 nm之间,平均尺寸约为42 nm。XRD的结果表明SiC纳米颗粒中存在-SiC成分,并且得出其平均的晶畴尺寸为21 nm。根据XRD与TEM的实验结果推测,SiC纳米颗粒为多晶体,并通过高分辨TEM高分辨像得到证实,此外,发现部分SiC颗粒中存在孪晶和位错。这三种实验手段给出了SiC纳米颗粒的整体微结构信息。其次,我们利用上述三种实验手段对不同烧结温度和时间的SiC纤维进行了研究,得到了不同制备条件下SiC纤维中颗粒和晶畴的平均尺寸。结合力学性能测量,发现随着烧结温度与烧结时间的增加,SiC纤维的拉伸强度与模量均呈增大趋势。同时,纤维中的-SiC颗粒和晶畴也在不断长大,其中颗粒的生长速度大于平均单个晶畴的生长速度。所以总的晶畴个数也随着烧结温度和时间增加,从而导致晶界的增加。不断增加的晶界可能是材料力学性能提升的原因之一。
语种中文
文献类型学位论文
条目标识符http://ir.sinap.ac.cn/handle/331007/27549
专题中科院上海应用物理研究所2011-2018年
作者单位中国科学院上海应用物理研究所
推荐引用方式
GB/T 7714
孙宝星. 同步辐射小角散射研究碳化硅纤维中的晶体颗粒结构[D]. 中国科学院研究生院(上海应用物理研究所),2017.
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