短炭纤维增强C/C-SiC制动材料的摩擦磨损性能

采用温压？原位反应法制备C/C-SiC复合材料,利用QDM150型摩擦试验机研究短炭纤维（SCF）长度和纤维体积分数对C/C-SiC制动材料摩擦磨损性能的影响。结果表明：C/C-SiC制动材料能够保持较高且稳定的摩擦因数;SCF的体积分数将影响C/C-SiC制动材料的摩擦磨损性能,纤维体积分数为10%时,材料具有适中的摩擦因数和较低的磨损率;SCF长度对C/C-SiC制动材料的摩擦磨损性能有显著影响,炭纤维长度为12 mm时,材料具有最佳的摩擦磨损性能。     

原位生长纳米炭纤维增强C/C复合材料的弯曲破坏过程(英文)

采用催化化学气相沉积法制备原位生长纳米炭纤维(CNFs)改性单向C/C复合材料。通过分析弯曲破坏过程,研究原位生长CNFs对C/C复合材料弯曲性能的影响。结果表明,CNFs的存在明显改变了载荷-位移曲线的线形,在开始的弹性变形阶段出现一个台阶,随后出现类似塑性材料的锯齿状屈服特性曲线。CNF-C/C复合材料的破坏模式由单根纤维的拔出转变为纤维束的断裂。由中织构热解炭(Py C)、CNFs和高织构Py C形成的复杂界面阻碍了裂纹的扩展,改变了裂纹的扩展方向从而导致C/C复合材料具有较高的弯曲强度和模量。     

硼酸对炭纤维及C/C复合材料导热性能的影响

在预制体炭纤维预石墨化前对其进行硼酸处理,研究硼酸对炭纤维性能,C／C复合材料导热率的影响及其作用机理。结果表明：硼酸通过高温热处理过程所分解的硼对炭纤维起到了有效的催化石墨化作用,显著提高炭纤维的石墨化性能,改善炭纤维的表面状态,从而有效地促进CVI过程中炭纤维表面沉积较高织构热解炭。通过对炭纤维以及热解炭微观炭结构的调整,硼酸的添加可有效地提高C／C复合材料的导热性能。     

工艺因素对水热改性C/C复合材料抗氧化性能的影响

以一定配比的Al_2O_3粉和磷酸溶液组成的悬浮液作为水热处理前驱体,采用水热法对C/C复合材料基体进行了防氧化改性.采用X射线衍射(XRD)仪、扫描电子显微镜(SEM)和能量色散谱(EDS)仪分别对改性试样的物相组成、显微结构及化学元素组成进行表征.重点研究了水热反应时间、水热反应釜填充比等工艺因素对改性C/C复合材料的物相组成、微观形貌及抗氧化性能的影响.结果表明:水热改性方法是一种行之有效的提高C/C复合材料基体抗氧化性能的手段.经过水热改性处理,试样的抗氧化性能明显提高;延长水热反应时间和增大水热釜填充比都有利于基体抗氧化性能的提高;在水热釜填充比为70%、水热温度为200 ℃的条件下,改性处理72 h的C/C复合材料在700 ℃的静态空气中恒温氧化10 h后氧化失重仅为2.31%.     

表面硅化对C/C复合材料组织结构的影响

采用表面固相渗硅工艺在C/C复合材料表面制备SiC涂层 ,研究了制备工艺对涂层和C/C复合材料组织结构的影响。结果表明 :硅化反应时间对C/C复合材料的SiC涂层厚度影响不大 ;C/C复合材料组织中热解碳基体与碳纤维相比 ,更易与Si反应生成SiC ,说明碳纤维的稳定性高于热解碳 ,Si通过界面和材料缺陷扩散深入基体内部。     

润滑状态对C/C复合材料摩擦磨损特性的影响

在M-2000型摩擦磨损实验机上,对3种C/C复合材料与40Cr钢配副分别在干态、水润滑、油润滑3种条件下的摩擦磨损行为进行了研究.结果表明:在3种润滑条件下,干态摩擦试样的摩擦系数最大,体积磨损最小;基体炭为树脂浸渍炭的试样在3种试样摩擦系数最高,约为0.141～0.205;水润滑时试样的摩擦系数最小,为0.05～0.10,但体积磨损最大,最高可达7.75 mm3油润滑时试样的摩擦系数和体积磨损均介于干态和水润滑之间;干摩擦时,试样的摩擦系数随着载荷增加而缓慢降低,水润滑和油润滑的摩擦系数则随着载荷的增加而先增加后减少;干态摩擦时材料表面形成了完整的摩擦膜,水润滑和油润滑条件下摩擦膜很薄且不完整;所有润滑条件下试样均以磨粒磨损或犁削磨损为主.     

金属Co超细粉的γ射线辐照制备

采用γ射线辐照可溶性Co盐溶液可制备金属Co超细微粒及其相应粉体.X射线衍射、电子衍射及相应的TEM形貌分析表明，金属粒子呈现各向异性生长的结晶体，当用醋酸Co作为出发原料，被辐照溶液浓度在0.005－0.2mol／L的范围内，辐照剂量和pH分别在2.3×104-3.9×105Gy和6.0-10.0时，超细粒子的平均粒径一般都在30nm左右.     

纤维种类对C/C复合材料摩擦磨损性能的影响

目的为了降低C/C复合材料制造成本,扩展C/C复合材料应用领域,选用低成本预氧丝纤维取代碳纤维,制备出C/C复合材料,并研究纤维种类对C/C复合材料摩擦磨损性能的影响。方法以两种纤维为原材料,采用CVI工艺制备出C/C复合材料,用MM-2000摩擦试验机进行摩擦磨损试验,采用扫描电镜对摩擦面进行形貌分析。结果随着载荷的增大,预氧丝基C/C复合材料在与金属摩擦时摩擦因数保持在0.22左右,平均磨损量为0.82 mg/min,而碳纤维基C/C复合材料与金属配副相对摩擦因数较小(0.15~0.20),平均磨损量为1.17 mg/min。三种碳与碳配副中,预氧丝基C/C复合材料同预氧丝基C/C复合材料配副之间的摩擦因数随载荷波动的范围为0.28~0.33,较稳定,平均磨损量为1.76mg/min。碳纤维基复合材料与碳纤维复合材料配副时,随着载荷的增大,摩擦因数变化范围较大(0.15~0.33),平均磨损量为2.35 mg/min。预氧丝基复合材料与碳纤维基复合材料之间相互配副,其磨损最大,平均磨损量为2.95 mg/min。结论 C/C复合材料的摩擦磨损性能与纤维种类有很大关系,采用预氧丝纤维制备出的C/C复合材料,无论与金属相互摩擦,还是与自身材料摩擦,均易形成较为稳定的润滑膜。随着载荷的增加,摩擦因数变化较小,磨损量和摩擦功也最低,表现出比碳纤维基C/C复合材料更优异的摩擦性能。     

耐烧蚀超高温陶瓷改性C/C复合材料的研究进展

炭/炭(C/C)复合材料在高温含氧环境中易氧化烧蚀的问题影响了其在航空航天领域的应用,引入超高温陶瓷能有效地提高其超高温耐烧蚀性能。介绍和分析了化学气相渗透、先驱体浸渍裂解、反应熔渗等基体改性工艺及其优缺点;综述了近年来C/C复合材料基体改性提高其超高温抗烧蚀性能的最新研究进展;并评述了国内在提高C/C复合材料超高温抗烧蚀性能方面取得的一些成果;最后,提出了提高C/C复合材料超高温长时抗烧蚀性能的潜在发展方向。     

不同基体炭C/C复合材料的摩擦磨损性能

以炭纤维针刺毡为预制体,采用化学气相沉积法(CVI)和结合液相浸渍树脂或沥青法制备了热解炭为粗糙层与光滑层结构的准三维C/C复合材料,并研究了这些材料在0.6 MPa的模拟刹车压力下的摩擦磨损性能与磨损机理.研究表明:基体炭为粗糙层热解炭与树脂炭的C/C复合材料摩擦表面能形成较厚且连续的自润滑摩擦膜,摩擦稳定性最好,摩擦因数适中,氧化磨损小,磨损机理主要为膜的部分脱落、氧化磨损与相对较小的磨粒磨损;基体炭为光滑层热解炭与树脂炭或沥青炭的C/C复合材料摩擦表面形成的摩擦膜较薄且不连续,摩擦稳定性差,摩擦磨损较大,磨损机制主要为膜的部分脱落、磨粒磨损与更严重的氧化磨损;随着密度的升高,C/C复合材料摩擦稳定性增加,摩擦因数增加,磨损降低;基体炭为单一沥青炭的C/C复合材料,由于没有热解炭对纤维的保护,纤维断裂多,线性磨损尤其大,磨损机理主要为大量的磨粒磨损与氧化磨损.     

石墨粒度对C/Cu复合材料载流摩擦磨损性能的影响

分别采用45、150 μm两种粒度的镀铜石墨经粉末冶金法制得C/Cu复合材料,借助销-盘式载流摩擦磨损试验机研究了石墨粒度对C/Cu复合材料载流摩擦磨损性能的影响,利用电镜对磨擦表面进行微观分析.结果表明,45μm石墨颗粒较150 μm石墨颗粒能够减少电弧发生,并提高该复合材料的力学性能和增强摩擦面润滑膜的形成,能有效降低该复合材料的摩擦系数和磨损率.     

载荷、时间、速度对C/C复合材料摩擦磨损行为的影响

在M2000型、MG1000型高温摩擦实验机上,将3种C/C复合材料分别与40Cr镀Cr钢、W18Cr4V钢配副进行滑动摩擦实验。结果表明:在环-块滑动摩擦实验中,随时间延长,试样摩擦系数均趋向平稳,质量磨损量均增长。其中,低密度试样的摩擦系数较高,在0.13~0.18之间波动;在销-盘滑动摩擦实验中,室温下,20 N时,具有粗糙层/光滑层/树脂炭试样摩擦系数为0.13、1 h质量磨损为1.1 mg,40 N时分别为0.10和0.9mg,60 N时分别0.15和3.9 mg为;200℃时,试样的摩擦系数和1 h质量磨损均大幅度增加,分别在0.16~0.27和4.1~5.8 mg之间;“跑合”期间,随时间延长,试样的摩擦系数和磨损量均逐渐增大;“跑合”结束后,摩擦系数变小,磨损量趋于稳定;随转速增加,试样的摩擦系数和质量磨损均增加。     

C/C复合材料焊接研究现状

总结了C/C复合材料的国内外焊接现状,主要分为C/C复合材料间的焊接及C/C复合材料与钛合金、高温合金等其它材料的焊接。C/C复合材料焊接方式以钎焊为主,也有用扩散焊接和其它焊接方式。归纳了C/C复合材料焊接面临的主要问题及解决方法,同时对C/C复合材料的焊接未来发展做了展望。     

溶胶浸渍抗氧化涂层对C/C复合材料摩擦特性的影响

采用溶胶浸渍技术对4种C／C复合材料进行抗氧化处理。在M2000型摩擦实验机上测试了4种C／C材料的摩擦特性。结果表明：在相同载荷下，光滑层CVI（SL）的C／C材料浸渍后试样与未浸渍试样的摩擦因数值最接近：树脂炭（RC）的C／C材料中，浸渍后试样的摩擦因数均低于未浸渍的试样且相差最大；粗糙层CVI（RL）的C／C材料中，中高载荷下浸渍溶胶试样的摩擦因数低于未浸渍溶胶的试样：而具有粗糙层／光滑层／树脂炭（RL／SL／RC）的C／C材料中，中高载荷下浸渍溶胶后试样的摩擦因数变化比未浸渍试样的高。随载荷增加，SL炭材料未浸渍和己浸渍试样摩擦因数的变化幅度均最低，RC炭材料未浸渍试样和己浸渍试样的摩擦因数变化幅度最大，RL／SL／RC、RL结构的试样是否浸渍溶胶对其摩擦因数的影响无明显规律。石墨化度高的材料的摩擦行为受浸渍溶胶的影响高于石墨化度低的材料。     

硅钽含量对C/C复合材料SiC/TaSi_2复合涂层结构和抗氧化性能的影响

采用包埋技术在C/C复合材料表面制备SiC/TaSi2抗氧化复合涂层,通过恒温氧化实验以及X射线衍射分析、扫描电镜观察,研究了包埋粉料中硅钽含量对复合涂层微观结构和高温抗氧化性能的影响.结果表明,随着硅钽比的减小,复合涂层的厚度先增大后减小;硅钽比为5:1所制备的复合涂层具有相对较大的厚度和较为致密的结构,且TaSi2含量相对较高,体现出优良的抗氧化和抗热震性能,在1500℃氧化241.8 h和经过18次1500℃←室温急冷急热后,带有该涂层的C/C试样失重仅为1.04%.穿透性裂纹的形成是长时间氧化后涂层失效的主要原因.     

γ辐照对CuZnAl形状记忆合金影响的研究

用透射电子显微镜和正电子湮没等分析手段,研究了CuZnAl形状记忆合金的γ辐照效应,此合金经一定剂量的γ辐照后,马氏体转变温度明显提高,而形状记忆功能仍保持不变。     

C/C复合材料表面铱涂层的研究

采用双辉等离子技术分别在抛光、氧化和高温热处理的C/C复合材料表面制备贵金属铱涂层。C/C复合材料和铱涂层的表面微观结构通过扫描电镜观测。结果表明:在抛光的C/C复合材料表面获得沉积较好、覆盖良好的铱涂层,但铱涂层表面出现微裂纹。微裂纹出现是由于较高沉积温度下涂层与基体之间的热膨胀系数不匹配导致的。氧化和高温热处理的C/C复合材料基体表面出现较大间隙和缺陷,铱涂层没能完全覆盖其表面,需多次沉积填满这些缺陷。     

C/C-Cu复合材料的组织和摩擦磨损性能

以炭纤维针刺整体毡为预制体，用化学气相渗透（CVI）、浸渍／炭化（I／C）的方法制备密度和基体炭不同的C／C多孔坯体，采用真空熔渗将熔融Cu渗入到C／C坯体中制备C／C-Cu复合材料，利用X射线衍射、金相显微镜和扫描电镜分析复合材料的组织结构，研究复合材料的摩擦磨损性能。结果表明：Cu成功地渗入C／C坯体中，并填充了坯体的孔洞和炭纤维之间的孔隙，复合材料的主要相为Cu、C及少量的TiC相，当渗剂中Ti的质量分数达到15％时，出现微量的Cu和Ti的金属化合物相；复合材料的摩擦因数随着摩擦时间的增加而逐渐增加并趋于稳定。渗剂相同时，摩擦因数和体积磨损量随着材料密度增加而增加；坯体相同时，随着渗剂中Ti含量增加，摩擦因数增加，体积磨损减小。随着外加载荷的增加，摩擦因数和体积磨损先增后减，80N载荷时均达到最大值；与J204电刷对比，同样条件下，两者摩擦因数接近，但C／C-Cu复合材料的体积磨损量远远小于J204电刷的。     

制动过程中热应力对C/C复合材料磨损表面形貌的影响

以炭纤维针刺整体毡为预制体,经化学气相渗透和树脂浸渍增密方式得到C/C复合材料。采用有限元分析软件,模拟飞机在正常着陆条件下,刹车盘在制动过程中的热应力分布,并研究热应力对C/C复合材料磨损表面形貌的影响。结果表明:热应力是由于摩擦热的不均匀分布引起的。在摩擦表面外径处温度较高,产生的热应力较大,最大值约为3.15 MPa;而在靠近内径处温度较低,热应力较小,约为1.78 MPa。内、外径处热应力的差异导致磨损表面具有两种不同的组织形貌;靠近外径处的磨损表面比较粗糙,摩擦膜不完整,颜色暗淡,为暗带的组织形貌,摩擦性能较差;而靠近内径处的磨损表面光滑,摩擦膜连续稳定,颜色明亮,为亮带的组织形貌,摩擦性能较好。