C/C-Cu复合材料的微观结构与冲击性能

以炭纤维针刺整体毡为增强体,采用化学气相渗透(CVI)工艺制备出不同密度的炭/炭(C/C)多孔体,利用气压浸渍法将Cu合金渗入到C/C多孔体中制备C/C-Cu复合材料。在简支梁摆锤式冲击试验机上测试C/C-Cu复合材料的冲击性能,采用金相显微镜和扫描电镜观察材料的微观结构和断口形貌。结果表明:铜合金在C/C多孔体中分布均匀;C/C-Cu复合材料垂直方向的冲击韧性优于平行方向的冲击韧性;随C/C多孔体密度的增加,材料的冲击韧性先增加后降低。C/C多孔体密度适中(1.44 g/cm3)时,C/C-Cu复合材料内炭纤维、热解炭、铜合金等组分协同作用,在平行和垂直2个方向的冲击韧性都达到最大值,分别为2.68 J/cm2和4.45 J/cm2,具有假塑性断裂行为的特征。     

分散炭纤维对C/C-SiC复合材料压缩性能的影响

以短炭纤维为增强体,采用浸渍模压炭化增密工艺制备C/C多孔体,结合反应熔渗法制备C/C-SiC复合材料。采用电子万能试验机测定复合材料的压缩性能,利用扫描电镜观察该材料及其断口显微形貌;研究纤维分散性对C/C多孔体孔隙和C/C-SiC复合材料压缩性能的影响。结果表明:分散炭纤维制备的C/C多孔体中纤维分布更均匀,没有因纤维束搭桥而产生大孔隙等缺陷;分散纤维增强的C/C-SiC复合材料在平行方向和垂直方向均有较好的压缩性能,其压缩强度分别为100.6 MPa和76.2 MPa。     

NiAl/TiC改性C/C复合材料的微观结构及力学性能

采用熔渗法对C/C多孔坯体进行预熔渗Ti处理,再用NiAl对预熔渗Ti后的C/C多孔坯体进行金属基体改性,制备出NiAl/TiC金属陶瓷改性C/C复合材料,并初步探讨C/C复合材料中NiAl/TiC金属陶瓷复合结构的形成机理及其对改善复合材料力学性能的作用机理。研究结果表明:预熔渗Ti后,Ti与基体炭反应生成TiC。由于NiAl与TiC润湿性好,生成的TiC可有效改善NiAl在C/C多孔坯体中的熔渗深度。NiAl在C/C多孔坯体中的熔渗深度为3~5 mm,同时,NiAl金属相与TiC陶瓷相在材料中呈镶嵌结构复合生长且分布无规则。经NiAl/TiC金属陶瓷熔渗后,复合材料的密度达到2.39 g/cm3,开孔率为13.44%,抗压强度为85.3 MPa,抗弯强度为67.2 MPa。     

反应熔渗法制备C/C-ZrC复合材料的微观结构及烧蚀性能

采用反应熔渗法(reactive melt infiltration,RMI)制备ZrC改性多孔C/C复合材料,研究不同孔隙度的C/C多孔体在熔渗过程中的增密行为和渗Zr后的相组成及微观形貌,探寻具有最佳熔渗效果的C/C多孔体,并研究所得C/C-ZrC复合材料在不同温度下的氧乙炔焰烧蚀行为。结果表明,随C/C多孔体密度增加,C/C-ZrC复合材料的密度降低;其中密度为1.40 g/cm3的多孔体熔渗效果最佳,开孔隙率由熔渗前的28.2%降低到6.6%。;熔渗的Zr液易与网胎层处的炭纤维和基体炭反应,生成的ZrC陶瓷相主要分布在原网胎层位置。择取原始密度为1.40 g/cm3的C/C多孔体熔渗后进行60 s的氧乙炔焰烧蚀实验,在3 000℃下的线烧蚀率和质量烧蚀率分别为0.003 3 mm/s和0.004 2 g/s,在2 500℃下的线烧蚀率和质量烧蚀率分别为0.008 0 mm/s和0.009 0 g/s,C/C-ZrC复合材料在3 000℃下的抗烧蚀性能明显优于2 500℃下的抗烧蚀性能。     

载流条件下C／C-Cu复合材料的摩擦磨损行为

采用真空无压熔渗工艺制备炭纤维整体织物炭/炭-铜(C/C-Cu)复合材料,在改装的QDM150型干式摩擦性能试验机上进行载流条件下的干滑动模拟实验,研究电流及紫铜对偶盘转速对C/C-Cu复合材料摩擦磨损性能的影响规律.利用扫描电镜观察分析磨损表面及磨屑形貌.结果表明:C/C-Cu复合材料的摩擦因数随电流增大而减小,质量磨损率随电流增大而增大,接触表面的化学反应使得正极的磨损大于负极;复合材料的摩擦因数和磨损率均随着转速增大而降低.扫描电镜观察分析发现正极生成的磨屑主要以片状剥落层的形式存在,而负极的磨屑细小松散,呈等轴状.     

短碳纤维含量对温压-熔渗工艺制备C/C-SiC复合材料力学性能的影响

以短切碳纤维为增强体,采用温压–熔渗工艺(WP-LSI)制备纤维体积分数分别为20%、25%和30%的C/CSiC复合材料,研究纤维含量对C/C-SiC复合材料力学性能的影响,并与国外同类产品进行对比。结果表明:随碳纤维含量增加,复合材料的开孔率降低,抗弯强度和抗压强度均提高,纤维体积分数为30%的复合材料密度达2.00 g/cm3,开孔率仅2.88%,其抗弯和垂直抗压强度分别为104.63 MPa和167.99 MPa,比纤维体积分数为20%的材料分别提高86.04%和44.76%,比国外同类产品分别提高2.03%和11.99%;随碳纤维含量增加,复合材料的破坏形式由假塑性破坏向脆性破坏转变。     

反应熔渗法制备C/C-SiC复合材料及其影响因素的研究进展

比较了C/C-SiC复合材料的3种主要制备方法,介绍了反应熔渗法制备工艺,以及液Si渗入C/C多孔体、液Si与固体C反应和C/C-SiC复合材料性能的主要影响因素,提出了尚待解决的关键问题。     

不同试验模式下C/C-Cu复合材料的摩擦磨损特性

采用无压熔渗工艺制备1种新型的具有自润滑耐磨性能的炭纤维整体织物/炭-铜(C/C-Cu)复合材料,分别在环-块运动模式、销-盘运动模式和往复运动模式下对该材料的摩擦磨损特性进行研究,并与粉末冶金方法制备的滑板用C/Cu复合材料进行性能比较。结果表明:C/C-Cu复合材料在不同试验模式下表现出迥异的摩擦磨损特性。往复运动模式下试样表面形成完整光滑的磨屑层,摩擦因数和磨损量均分别维持在0.02和1.70 mm3的较低水平,摩擦磨损性能优于C/Cu复合材料;环-块模式下试样磨损面粗糙,摩擦因数最高,达到0.25以上,磨损量最低,仅为0.75 mm3与C/Cu复合材料的摩擦磨损性能相当;销-盘模式下试样的磨损量远高于其它2种摩擦模式,最高达55 mm3,摩擦磨损性能比C/Cu复合材料差。     

C/C-ZrC骨架压力浸渗Cu的微观结构与力学性能

以炭纤维针刺整体毡为预制体,先采用CVI增密工艺制备密度1.10 g/cm3的C/C坯料,然后通过PIP法将ZrC陶瓷加入C/C制得密度1.50 g/cm3的C/C-ZrC骨架,最后对C/C-ZrC骨架压力浸渗Cu.结果表明:C/C-ZrC骨架的浸铜体积分数达24％,开孔浸铜率达74％,浸铜后的材料密度3.63 g/cm3,开孔率5.6％,获得良好的浸铜效果.浸入骨架的Cu填充到骨架中网胎层和纤维束间的孔隙里,与ZrC、炭一起构成骨架浸铜材料的基体.骨架中的炭纤维对基体增韧增强,使C/C-ZrC骨架浸铜后的材料抗弯强度达到302 MPa,抗压强度达到342 MPa.     

航空刹车用C/C复合材料坯体结构研究

为了探索降低航空刹车用C/C复合材料成本、提高性能的有效方法,对国外炭/炭刹车材料的部分力学性能和热导率进行了测试,并利用金相显微镜对其坯体结构进行了观察分析,在此基础上,自制了一种针刺整体毡,进行CVD增密,并与炭布叠层坯体的结果对比.结果表明:国外航空刹车用C/C材料的层间剪切强度和垂直方向热导率比较高,坯体趋向于使用针刺毡;针刺整体毡由无纬布和网胎交替叠层,经针刺而成,这种结构具有孔隙分布均匀、气体扩散通造多、Z向纤维含量高的特点,为CVD增密创造了良好条件;自制针刺整体毡坯体经700h CVD增密,小样密度可达1.81g/cm~3,大样密度达1.75g/cm~3,且能继续增密,与炭布叠层坯体相比,采用针刺整体毡可显著缩短CVD周期.     

炭纤维增强树脂炭复合材料的烧蚀性能

采用等离子烧蚀方法研究了炭纤维增强树脂炭复合材料的烧蚀性能,并对其烧蚀表面形貌进行扫描电镜现察。结果表明,材料取向对其烧蚀性能有很大影响。     

C/C坯体密度对熔融渗硅法制备的C/C-SiC复合材料摩擦行为的影响

以密度分别为0.92,1.10和1.46 g/cm3的多孔C/C材料为坯体,采用熔融渗硅法获得密度分别为1.94,1.86和1.79 g/cm3的C/C-SiC复合材料A、B和C。将C/C-SiC复合材料与40Cr钢配副进行滑动摩擦实验,研究其摩擦磨损行为。结果表明:随载荷增加,坯体密度为1.83 g/cm3的材料B的摩擦因数较稳定,基本围绕0.60波动,波动幅度0.2。材料A的摩擦因数波动幅度为0.3,而材料C的摩擦因数呈直线下降,降幅最大达0.5。但随时间延长,在试验载荷下,材料A的摩擦因数稳定性最好,波动幅度为0.07。SEM形貌表明,低载荷下,C/C-SiC复合材料的陶瓷相磨屑易聚集在摩擦膜边缘,而高载荷下磨屑分布较均匀,但摩擦表面都较粗糙,未形成完整、致密的摩擦膜。     

C/C＋＋语言定时任务的实现方法和应用

对实时系统中的定时任务的实现方法和应用进行介绍与分析,并对在VisualC＋＋中实现定时任务的多种方法进行了分析比对,此外还对时钟系统的管理进行了较为深入的研究。     

C/C复合材料致密化工艺研究新进展

介绍了C/C复合材料的致密化工艺,包括液相浸渍工艺、化学气相沉积工艺、快速低成本致密化工艺以及其它致密化工艺。     

C/C复合材料的金相制样

详细论述了C/C复合材料金相样品的制备方法和金相样品制备过程中可能出现的问题以及控制和消除它们的方法。此方法可确保获得一个平整的、能反映C/C复合材料真实显微组织和结构的金相样品。     

混合基体炭/炭复合材料的低温氧化行为

研究了混合基体C／C复合材料在静态空气和流动氧气2种环境中的氧化动力学,探讨了氧化速率与时间、温度的关系,并对材料氧化后的显微形貌进行分析。研究结果表明:在静态空气气氛和流动氧气气氛中,氧化失重曲线都是非线性的;材料在流动氧气中的起始氧化温度约为650℃;在氧化反应的开始阶段氧化速率大于氧化稳定后的速率;氧化优先从界面、缺陷以及孔隙处开始,并向纵深发展。     

浸渍工艺对炭/炭复合材料力学性能的影响

通过对浸渍前后C/C复合材料抗弯性能、剪切性能和耐压性能的比较,分析了浸渍工艺过程对C/C复合材料力学性能的影响.浸渍工艺使C/C复合材料力学性能有明显改善:抗弯强度由浸渍前的101MPa提高到浸渍后的159 MPa,剪切强度由浸渍前的8.6 MPa提高到浸渍后的12.1MP,抗压强度由浸渍前的82 MPa提高到浸渍后的136 MPa.浸渍前后C/C复合材料断口的扫描电镜照片分析可得出浸渍工艺的炭生长层有与CVD工艺类似的微现结构的结论.     

预制体结构对平板炭/炭复合材料增密过程的影响

以不同纤维体积分数(21％、26％、32％)、不同布毡质量比(3∶1,2∶1,1∶1)的针刺整体毡为预制体,采用化学气相渗透法(Chemical vapor infiltration,CVI)制备平板炭/炭(C/C)复合材料,研究预制体结构对CVI致密化过程的影响.结果表明:随纤维体积分数增加,整体毡的增密速率及最终密度都逐渐减小:布毡比对增密速率及最终密度影响很小.材料网胎中热解炭圆壳厚度沿材料厚度方向呈内部小、两侧大的对称分布;增加纤维体积分数或增加布毡比,材料内部的热解炭增厚程度随之减小.纤维体积分数为21％的预制体最适宜采用CVI工艺进行增密,增密80 h密度达到1.69 g/cm3,热解炭生长均匀.     

浸渍工艺对炭/炭复合材料力学性能的影响

对浸渍前后C／C复合材料抗弯强度、剪切强度和耐压强度进行了对比,分析了浸渍工艺过程对C／C复合材料力学性能的影响。结果表明,浸渍工艺对C／C复合材料力学性能有明显提高,抗弯强度由浸渍前的101MPa提高到浸渍后的159MPa,剪切强度由浸渍前的8．6MPa提高到浸渍后的12．1MPa,耐压强度由浸渍前的82MPa提高到浸渍后的136MPa。分析浸渍前后C／C复合材料断口的扫描电镜照片,得出浸渍工艺与CVD工艺的生长层具有类似的微观结构。