C/C多孔体热处理温度对C/C-SiC复合材料微观结构和热学性能的影响

以针刺网胎无纬布为预制体,采用化学气相渗透(CVI)、压力浸渍树脂/炭化(PIC)及反应熔体浸渗法(RMI)等组合工艺快速制备C/C-SiC复合材料。研究了C/C多孔体的高温热处理温度对C/C-SiC复合材料微观结构和热学性能的影响,结果表明:多孔体经高温热处理后密度有所减小而孔隙率增大;相较于1800℃热处理,多孔体经2200℃热处理后制备的C/C-SiC复合材料密度更大(ρ=2.12g/cm3),孔隙率更低(η=2.7%),SiC基体含量更高(ω=41.11%);C/C-SiC复合材料的比热容和平均热膨胀系数随着温度的升高而增大,而热扩散系数和导热系数随着温度的升高不断减小;多孔体经2200℃热处理后制备的C/C-SiC复合材料X-Y向具有更大的导热系数和更小的热膨胀系数,其室温下的导热系数为83.120W/(m·K),室温~1000℃的平均热膨胀系数为1.608×10-6/℃。     

软硬混编预制体增强沥青基4D-C/C材料弯曲行为

以z向穿插炭棒、x-y向铺层纤维束法编织的软硬混编4D炭纤维预制体为增强体,采用沥青液相浸渍/炭化法制备了4D-C/C复合材料,研究了材料z向(炭棒方向)高温弯曲行为及损伤机理。结果表明:在室温~2 100℃范围,随着温度的升高,4D-C/C复合材料z向弯曲强度呈现先增加后减小的趋势,在室温~1 800℃时弯曲强度呈现增加的趋势,1 800℃后随着温度升高弯曲强度开始逐渐降低,但当温度达到2 100℃时其弯曲强度仍比室温下稍高。在室温~2 100℃范围,随着温度的升高,软硬混编预制体增强沥青基4D-C/C复合材料z向弯曲断裂应变一直呈增加的趋势,而弯曲弹性模量总体呈减小的趋势。室温下4D-C/C应力-应变曲线几乎为线性关系,高温下4D-C/C复合材料z向弯曲破坏更加趋向于非线性的破坏模式。损伤表征结果表明,随着温度的升高,材料破坏时的最大损伤逐渐增加。     

磁铅石结构NdMgAl_(11)O_(19)粉体的合成与晶格热膨胀

采用反向化学共沉淀法和高温煅烧法制备了磁铅石结构NdMgAl_(11)O_(19)粉体,并对粉体物相组成、化学成分、显微结构及晶格热膨胀行为进行了表征。结果表明:1 600℃煅烧得到的粉体为磁铅石结构NdMgAl_(11)O_(19),晶体发育良好,晶粒呈规则六方片状,各晶面光滑平整。a、c逐渐增大,与温度呈非线性关系。NdMgAl_(11)O_(19)的晶格热膨胀表现出各向异性,室温~1 300℃,a轴方向的平均热膨胀系数为7.3×10~(–6)/℃,c轴方向的平均热膨胀系数为11.2×10~(–6)/℃。Nd―O键的各向异性膨胀是晶格沿a、c轴方向表现出不同的热膨胀行为的主要原因。     

C/PyC/Si-C-N复合材料的热物理性能研究

本研究采用CVI方法制备出了以Si-C-N陶瓷为基体以热解碳为界面的碳纤维增强陶瓷基复合材料(C/PyC/Si-C-N).用热膨胀仪和激光导热仪分别测试了C/PyC/Si-C-N的热膨胀性能和热扩散性能.研究结果表明:在25～1200℃范围内,C/PyC/Si-C-N复合材料的平均热膨胀系数为0.638×106 K-1;而热扩散率则随温度的升高而减小,并与温度呈一种指数关系,常温下的热扩散率约为0.00925 cm2·s-1.     

纤维编织结构对碳纤维增强碳化硅复合材料热膨胀和热扩散系数的影响

分别采用热膨胀仪和激光脉冲热导仪测量了2维、2.5维和3维纤维编织结构的碳纤维增强碳化硅(carbon fiber reinforced silicon carbide,C/SiC)复合材料从室温到1 400℃温度范围内纵向和横向热膨胀系数,以及厚度方向的热扩散系数.用扫描电镜、光学显微镜观察了样品的微结构.结果表明:低温段(700℃以下),3种C/SiC的纵向和横向热膨胀系数均随温度的升高而缓慢增大,并在700℃之后出现不同程度的波动;高温段(700℃以上),它们的纵向热膨胀系数和2维C/SiC的横向热膨胀系数随温度的升高而减小,而2.5维和3维C/SiC的横向热膨胀系数则随着温度的升高而迅速增大.三者厚度方向的热扩散系数均随温度的升高而减小,3维C/SiC的热扩散系数最大,分别是2.5维C/SiC和2维C/SiC的1～1.2和1.4～2倍.     

Y_2O_3掺杂对La_2Zr_2O_7陶瓷结构与热物理性能的影响

用Y2O3掺杂La2Zr2O7制备(La1–xYx)2Zr2O7(x=0,0.1,0.2,x为摩尔分数)陶瓷材料,利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、激光导热仪以及热膨胀仪分别对其物相结构、显微形貌、热导率及热膨胀性能进行表征。结果表明,(La1–xYx)2Zr2O7为立方烧绿石结构,显微结构致密,在室温至1 450℃范围内具有良好的高温相稳定性。La2Zr2O7掺杂小离子半径Y3+可提高其热膨胀系数(x=0.2),降低热扩散系数,并在高温下表现出类似于玻璃的超低热导率。1 000℃时,La1.6Y0.4Zr2O7的热导率为1.28 W/(m·K),平均热膨胀系数达到9.7×10–6/K。     

热处理温度对炭/炭复合材料性能的影响

对同一种炭／炭复合材料，经过不同温度热处理后的微观结构、石墨化度、导热系数、抗弯强度和摩擦磨损性能进行了对比研究。试验表明：随着最终热处理温度的提高，易石墨化的热解炭偏振光下光学活性增强，而难石墨化的热解炭微观结构几乎没有变化；炭／炭复合材料的晶粒逐渐长大，层面间距缩小，石墨化度有较大提高；平行炭布方向的导热系数和垂直炭布方向的导热系数均有上升。同时，由于基体炭与炭纤维两者热膨胀系数的差别，热处理温度的提高，降低了基体与增强纤维的的结合强度，使炭／炭复合材料的抗弯强度降低。试验还表明：随着热处理温度的提高，炭／炭复合材料的摩擦表面逐渐形成薄而致密的自润滑膜，摩擦系数在经过一个峰值后趋于平稳状态，磨损量下降明显。经l800℃热处理的质量损失主要是由氧化造成的。     

石墨/聚酰亚胺复合材料的热性能研究

以石墨填充聚酰亚胺(PI)复合材料为研究对象,考察了温度和石墨用量对石墨/PI复合材料的比热容、热导率和热扩散系数的影响。实验表明,升温速率、载气N2流速和样品质量是影响PI复合材料比热容的主要因素;PI复合材料的比热容随石墨用量的增加而降低,PI复合材料的热导率和热扩散系数都随石墨用量的增加而增大;随着温度的升高,PI复合材料与无机复合材料的比热容和热导率变化规律相同;而PI复合材料与无机复合材料的热扩散率变化规律却不同。     

HNTs原位混杂复合材料的导热机理及自阻燃性能分析

采用熔融共混法制备了聚酰胺66(PA66)/热致液晶聚合物(TLCP)/埃洛石纳米管(HNTs)原位混杂复合材料,研究了其导热机理、阻燃性能及微观形态。结果表明,复合材料的热导率及极限氧指数均随HNTs含量的增加而提高,且HNTs形成导热网链的临界值为30%(质量分数,下同);当HNTs含量为40%时,复合材料的热扩散系数、热导率、极限氧指数分别提高了27%、134%和42%;扫描电子显微镜显示,TLCP及HNTs均能在基体中均匀分散,并能观察到TCLP所形成的沿纤维轴方向取向的微纤及HNTs所形成的导热网链。     

先驱体微观结构对泡沫炭比强度和隔热性能的影响

以两种不同酚醛泡沫为先驱体,参照各自的DTG曲线,经过高温炭化处理得到泡沫炭.采用微机控制电子万能试验机对泡沫炭进行压缩强度测量;采用激光法导热分析仪对泡沫炭的三个热常数:热扩散系数α、导热系数λ、比热容cp进行测量.采用分析型扫描电镜(SEM)对泡沫炭微观结构进行分析;利用全自动压汞仪对泡体的开孔率进行测定.结果表明,细腻、均匀、开孔率低的先驱体泡孔结构有利于提高泡沫炭的比强度及隔热性能.     

短炭纤维 /沥青炭复合材料导热系数与石墨化度的关系

采用脉冲激光闪光法和XRD技术，分析了一种短炭纤维增强沥青炭复合材料的导热系数与石墨化度之间的关系，建立了两者之间的定量数学模型，并运用声子导热机制对其机理进行了分析。结果表明，随着石墨化度的升高，石墨微晶尺寸增大、结构渐趋完整，复合材料在平行于层面方向的室温导热系数逐渐升高，导热系数与石墨化度之间关系符合公式：λ=59.18 0．53exp(g／14.80)。     

两种沥青炭微观结构和性能的对比研究

将高温煤沥青和浸溃荆沥青在92MPa下炭化，在2500℃下对所得沥青炭进行石墨化处理；测试了所得沥青炭的体积密度、开孔率、比表面积（SBET）；利用扫描电子显微镜（SEM）观察了所得沥青炭的显微结构；利用X射线衍射方法（XRD）检测了所得沥青炭石墨化处理后的石墨化度；测试了所得沥青炭的氧化性能；测试了沥青炭试样的比热容、导热系数、热扩散率和线膨胀系数。结果表明：在92MPa下，两种沥青炭有着相近的密度和开孔率；浸渍剂沥青炭的SBEt高于高温煤沥青炭；浸渍荆沥青炭为流线型结构，高温煤沥青炭为镶嵌型和域型并存的结构；流线型结构沥青炭石墨化度较高；高温煤沥青炭的抗氧化性能要好于浸溃荆沥青炭；随着沥青炭石墨化程度的增大，比热客、导热系数、热扩散率都增大，而线膨胀系数减小。     

ECVI工艺制备C／C复合材料热物理性能

采用电热法定向渗积(ECVI)以针刺毡为预制体制备炭/炭(C/C)复合材料,讨论了材料的导热机理,以及沉积工艺对C/C复合材料热导率的影响.研究表明:ECVI工艺样品的比热容比等温CVI工艺的稍大,ECVI工艺制备样品的热导率无论在纤维铺层方向还是在垂直方向上,都高于等温CVI工艺的.     

透明β石英微晶玻璃

这种透明微晶玻璃制品主要的晶体是β石英固熔体,在室温600℃范围内,这种制品的热膨胀系数小于10×10~(-7)/℃,在2.5μm波长红外透射率超过     

纳米SiO_2粒子对低熔点混合硝酸盐热物性影响

为探究纳米粒子对低熔点混合硝酸盐热物性的影响规律,采用高温熔融分散法将平均粒径20 nm的SiO_2纳米粒子以1%(质量)比例直接分散到混合熔盐[Ca(NO_3)_2?4H_2O-KNO_3-NaNO_3-LiNO_3]中得到不同分散条件下的熔盐纳米复合材料。采用同步热分析仪(DSC)与激光闪射仪(LFA)测量熔盐纳米复合材料比热容与热扩散系数,进而得到热导率。分析发现,600 r/s搅拌速率下熔盐纳米复合材料热物性随分散时间(15,45,90,120和150 min)发生明显变化。比热容、热扩散系数和热导率在分散45 min时提高率最大,平均提高率分别为11.5%,12.9%和26.4%。扫描电镜(SEM)观察到熔盐纳米复合材料表面有大量特殊结构(类似于链状或条状)存在。这些具有高比表面积和表面自由能的特殊结构可能是熔盐纳米复合材料热物性提高的关键。     

温度对HMX基PBX炸药热膨胀系数和热导率的影响

用热膨胀仪和闪光导热仪研究了温度对HMX基PBX的热膨胀系数和热导率的影响。结果表明,在低于330K时,HMX基PBX的线膨胀系数约为5.34×10-5 K-1;在330～350K,线膨胀系数迅速增大到13.47×10-5K-1,随着黏结剂软化,线膨胀系数随之减小到8.04×10-5 K-1。在293～373K,HMX基PBX的比热容从0.978J.g-1.K-1线性增长到1.254J.g-1.K-1,但在343K附近黏结剂融化存在异常偏大值;HMX基PBX的热扩散率从0.256mm2.s-1下降至0.179mm2.s-1,通过比热和热扩散率实验数据计算获得的热导率从0.462W.m-1.K-1下降至0.406W.m-1.K-1。基于分子晶体传热理论模型建立了比热和导热系数的温度关系函数,HMX基PBX的导热机制符合两相串联模型。     

LaBr3∶Ce晶体生长及物理特性的研究

利用垂直Bridgman法生长了尺寸为φ25 mm×80 mm的LaBr3∶3％Ce晶体,晶体的熔点为786℃,XRD表明晶体存在(100)解理面,晶体的择优生长方向为[001].热膨胀测试表明晶体[100]方向热膨胀系数比较大,在室温至600℃范围内平均热膨胀系数达22.9×10-6/K.晶体经加工后,透过率可达到65％.室温下晶体的光致发光呈双发射峰,分别位于358 nm和380 nm.晶体呈单指数衰减,衰减极快,衰减时间拟合为18.3 ns.     

LED封装用环氧树脂/金刚石导热胶的研制

以双酚A环氧树脂为基体树脂,添加平均粒径为10μm的金刚石作为导热粒子,制备了高导热低膨胀导热胶。此环氧树脂/金刚石导热胶体系完全固化的最佳条件为125℃/1 h+150℃/1 h。当金刚石添加量为40%时,所制备的导热胶导热系数达0.85 W/(m·K),热膨胀系数为33.15×10-6/℃,已能完全满足LED封装用导热胶的技术要求;当金刚石添加量达到50%时,导热胶的导热系数达1.07 W/(m·K),热膨胀系数为16.65×10-6/℃,且体系流动性好,固化物有较高的强度和韧性。     

掺镁碳酸熔盐液体导热特性

为克服碳酸熔盐热导率较低的不足,提出通过向三元碳酸熔盐(Li2CO3-Na2CO3-K2CO3)掺杂金属镁粉来改善导热性能的新思路,采用静态熔融法制备了掺杂1%、2%掺镁碳酸熔盐复合材料。采用扫描电镜-X射线能谱、阿基米德法、差示扫描量热法(DIN比热测试标准)和激光闪光法,分别观察了掺镁碳酸熔盐形貌结构,测量了熔盐和复合熔盐液体的密度、比热容、热扩散系数,最后计算获得复合熔盐液体的热导率。研究结果表明,镁粉的加入改变了纯盐(三元碳酸熔盐)的形貌结构,熔体内形成大量的2~5μm球体颗粒,与纯盐相比,1%掺镁碳酸熔盐液体密度、热扩散系数和热导率都得到增强,液体比热容减小,复合熔盐液体的平均热导率增加了21.67%;2%掺镁碳酸熔盐液体密度、热扩散系数和热导率同样得到增强,虽然复合熔盐液体的比热容减小,但其平均热导率仍然增加了19.07%。1%掺镁碳酸熔盐具有更高的液体密度、热扩散系数和热导率,可作为传热介质在太阳能热发电传蓄热系统推广。     

玻纤增强PPS/Al_2O_3复合材料导热性能的研究

采用玻璃纤维(GF)增强聚苯硫醚(PPS)/微米级氧化铝(Al2O3)导热体系,通过改变GF的用量制备了系列PPS/GF/Al2O3复合材料,研究了GF引起的导热系数变化规律。利用热扩散系数的变化,探讨了GF对Al2O3粒子导热网络形成的桥接作用。结果表明,当Al2O3的用量为40%~50%时,PPS/GF/Al2O3复合材料中Al2O3粒子间距适中,GF在Al2O3粒子之间导热桥接作用明显。PPS/GF/Al2O3复合材料淬断面形貌的扫描电镜照片佐证了上述结果。