针对基于流态化技术利用硅粉直接氮化合成氮化硅粉的新工艺,建立了悬浮床内热过程的二维数学模型,并借助CFD商业软件FLUENT对悬浮床内热过程进行了数值模拟,分析了氮气速度、粉气比和氮化温度等因素对温度场和硅转化率的影响.结果表明,模拟计算值与实验值误差小于5%,该模型可以用来预测悬浮床内的热过程.在本文条件下,当以平均粒径2.7μm的硅粉为原料、氮化温度为1 380℃、氮化时间为54.5 s时,硅的转化率为22.5%.模型预测表明,如果将氮化温度升至1 450℃、氮化时间延长至7.1 min,那么硅转化率可达98.6%,氮化硅纯度达98%以上

利用等离子体浸没离子注入技术在多晶硅基底上制备了黑硅材料,利用扫描电镜、分光光度计和微波光电导衰减测试仪对黑硅的组织结构、光吸收率和少数载流子寿命进行了测试分析,发现黑硅呈现多孔组织,在可见光波段的平均吸收率大于94%,其平均少数载流子寿命为5.68μs.研究了注入工艺参数对黑硅的影响,发现工作气体SF6和O2流量比对黑硅的组织性能影响最大,当其为2.80时制备的黑硅组织性能最好

采用Gleeble-3800D热模拟试验机在应变量0.6、变形温度750~1050℃、应变速率0.01~1 s-1工艺条件范围内, 研究了Fe-(5.5%、6.0%、6.5%) Si高硅电工钢的热变形与动态再结晶行为.采用线性回归方法, 建立了三种成分实验钢的流变应力本构方程.计算得到Fe-5.5% Si、Fe-6.0% Si和Fe-6.5% Si高硅电工钢的热变形激活能分别为310.425、363.831和422.162 kJ·mol-1, 说明Fe-(5.5%、6.0%、6.5%) Si高硅电工钢的热变形激活能随Si质量分数的增加而增大, 这使得Fe-(5.5%、6.0%、6.5%) Si高硅电工钢相同条件下的变形抗力随Si含量的升高而增大.采用金相截线法对不同成分和变形条件下实验钢的动态再结晶百分数进行了统计, 结果表明: 同一热变形条件下, Fe-(5.5%、6.0%、6.5%) Si高硅电工钢的动态再结晶百分数随Si质量分数的升高而减小.本文实验条件下, 当变形温度为750~850℃时, Fe-(5.5%、6.0%、6.5%) Si高硅电工钢软化机制主要为动态回复; 而变形温度为950~1050℃时, Fe-(5.5%、6.0%、6.5%) Si高硅电工钢软化机制主要为动态再结晶

采用Thermo-Calc软件分别计算硅在不同温度Zn-50%Al-xFe-ySi(原子数分数)熔池液相中的溶解度及不同温度Zn-30%Al-2%Fe-xSi(质量分数)熔池中开始形成τ5渣相和FeAl3渣相消失时该熔池中硅含量,采用平衡合金法测定Zn-50%Al-xFe-ySi合金液相中硅的溶解度和不同硅含量的Zn-30%Al-2%Fe-xSi合金的相平衡关系.当温度分别为540、560、580、600和620℃时,硅在Zn-50%Al-xFe-ySi体系液相中的溶解度(原子数分数)计算值分别为0.82%、0.95%、1.11%、1.28%和1.47%,实验结果与计算结果吻合很好.当熔池温度分别为580、600和620℃时,在Zn-30%Al-2%Fe-xSi合金中刚开始出现τ5相时所对应硅质量分数的计算值分别为0.6%、0.72%和0.84%,发生FeAl3相消失对应的锌池中硅质量分数的计算值分别为1.12%、1.22%和1.34%,实验结果与计算预测结果基本一致

采用高温热解方法成功地合成了高容量硅/碳复合负极材料.通过X射线衍射分析、热重分析、扫描电子显微镜观察、透射电子显微镜观察、恒电流充放电测试、循环伏安法等手段研究了复合材料的性能.结果表明:硅/碳复合材料由Si、C以及少量SiO2组成;硅/碳复合材料中碳的质量分数约在39%左右;经电化学性能测试,在电流0.2 m A下,该硅/碳复合材料首次充电容量768 m Ah·g-1,首次库仑效率75.6%,70次循环后可逆比容量仍为529 m Ah·g-1,平均容量衰减率为0.44%.这些性能改善归因于硅/碳复合材料中碳的引进,硅表面存在的碳涂层提供了一个快速锂运输通道,降低了电池的阻抗并且充放电过程中稳定了电极的组成

以沥青为软碳原料，商业石墨的载体材料，通过高温热解法成功合成了硅/石墨/碳复合材料，同时原位生成了微米尺度的碳纤维.该硅/石墨/碳复合材料具有诸多优点，石墨片层堆叠之间的空隙为硅的体积膨胀提供了有效的空间，沥青热解碳材料的包覆能一定程度抑制硅基材料的体积效应和提高其电子电导率，同时微米级的碳纤维能提高材料的长程导电性和结构稳定性，从而极大的改善负极材料循环性能.通过电化学测试表明，硅/石墨/碳复合材料中硅/石墨/碳复合负极材料在200 mA·g-1电流密度下具有650 mA·h·g-1的可逆容量，在200 mA·g-1电流密度下经过500圈循环后容量保持率为92.8%，每圈的容量衰减率仅为0.014%，展现了优异的循环性能

采用SEM、EDS等手段研究了闪速燃烧合成的氮化硅铁及其原料FeSi75的组成、结构,并结合闪速燃烧合成工艺和热力学分析,揭示氮化硅铁中FexSi粒子的形成机理.结果表明:在以74μm的FeSi75氮化制备氮化硅铁过程中,金属硅和ξ(FeSi2.3)相中部分硅氮化为氮化硅,而氮化硅铁中FexSi粒子则来源于ξ相的氮化;当ξ相被氮化到其中的[Si]摩尔分数降低近25%时,[Si]的活度aSi趋于0,氮化趋于平衡,ξ相中不能被继续氮化的部分即为FexSi粒子,其Fe:Si原子比例大约为3:1;FexSi粒子的大小、均匀分布状况与ξ相颗粒粒径大小及分布状况有关

以平均粒径2.2μm、纯度99.99%的硅粉为原料,采用纯度99.993%的高纯氮气作为反应气体,在1350和1400℃下进行了氮化时间为10~30 min的氮化实验,得出了不同温度下硅粉转化率随反应时间的变化关系.将硅氮反应看成非催化气固反应,建立了硅颗粒氮化动力学模型.通过对实验数据的拟合,得出两个模型参数:硅氮反应速率常数和氮气在产物层中的扩散系数.假定反应速率常数和扩散系数均满足阿伦尼乌斯公式,求得化学反应激活能和指前因子分别为2.71×104J·mol-1和3.07×10-5m·s-1,扩散激活能和指前因子分别为1.06×105J·mol-1和1.12×10-9m2·s-1.利用本文得出的氮化动力学模型对各温度下不同粒径硅粉的转化曲线进行了预测,预测曲线与文献中的实验数据在趋势上吻合较好

研究间接挤压铸造工艺条件下,浇注温度、挤压压力、挤压速度、冷却速度及参数间的交互作用对6066铝合金中Si元素的偏析影响规律.以凝固后零件热节位置硅的质量分数与合金初始硅的质量分数的差值定量表征偏析程度,采用考虑一级交互作用的四因素两水平正交设计,研究间接挤压条件下硅的偏析现象.结果发现:浇注温度、挤压压力、挤压速度和冷却速度对硅偏析都有影响,其中浇注温度是影响最显著的因素.随着浇注温度的升高,铝合金中Si偏析程度减小.挤压压力和挤压速度对硅偏析的影响次之,但两者的影响趋势相反;模具冷却能力的影响程度与挤压压力和挤压速度的交互作用的影响程度相似,铜模套(高冷速)比钢模套(低冷速)的硅偏析程度要轻.间接挤压铸造条件下,工件热节位置可以出现硅的负偏析

为探索新型热沉用散热材料,采用高温高压方法烧结制备了金刚石/硅复合材料,并研究了金刚石大小粒度混粉、金刚石含量、渗硅工艺以及金刚石表面镀钛对复合材料的致密度和导热性能的影响.结果表明:在大粒度金刚石粉中掺入小粒度金刚石粉、渗硅和金刚石表面镀钛处理都可提高金刚石/硅复合材料的致密度和热导率;随着金刚石含量增大,复合材料热导率提高;其中75/63μm镀钛金刚石颗粒与40/7μm金刚石颗粒的混粉,当混粉质量分数为95%时,在4～5GPa、1400℃高温高压渗硅烧结,金刚石/硅复合材料的热导率可高达468.3W·m-1·K-1