新型隔热炭/炭复合材料的制备工艺

针对国内对高性能隔热材料的广泛需求,以炭纤维毡为预制体、热固性树脂为先驱体,采用浸渍-固化-炭化的方法制备新型低密度隔热炭/炭复合材料.研究浸渍液的浓度、树脂和毡体的类型、层间粘接剂的浓度和类型、固化时所加的外部压力等因素对材料密度的影响,并借助扫锚电镜观察、分析样品的微观结构.实验结果表明,采用长纤维毡作预制体、呋喃树脂作先驱体,浸渍液浓度为8%,层间粘接剂选用环氧树脂,固化压力为1 200 MPa时,炭/炭复合材料的密度为0.17 g/cm3,热导率为0.19 W/(m·K).     

国产PAN基炭纤维增强炭基体复合材料的制动摩擦行为

分别采用国产聚丙烯腈基(即PAN基)炭纤维CCF700(A)和CCF300(B)及日本东丽PAN基炭纤维T300(C)编织二维针刺毡预制体,通过化学气相沉积结合树脂浸渍炭化增密技术制备飞机刹车副用炭/炭复合材料,在HJDS-Ⅱ型地面惯性台上测试这3种炭/炭复合材料的制动摩擦特性。结果表明:用国产炭纤维制备的炭/炭复合材料样件的整体石墨化度低于用进口炭纤维制备的样件。在模拟正常着陆能载下,国产炭纤维增强样件的减速率高于进口纤维增强样件。其中,采用CCF700炭纤维制备的材料A的摩擦因数较高、波动明显,而采用CCF300炭纤维制备的材料B的摩擦因数稳定在0.28左右。同时,刹车盘A和B的刹车过程相对平稳,刹停时间短,但刹车盘C在刹车结束前有明显的刹车力矩回升,有利于刹车过程的稳定性。材料A表面形成较厚的摩擦层,而材料B的摩擦表面摩擦层较薄,这与CCF300炭纤维具有良好的耐磨性有关。     

X射线实时成像技术在炭纤维预制体及其复合材料中的应用

炭纤维预制体及其复合材料在制备和使用过程中可能产生不同程度的缺陷,对其进行无损检测非常重要。本工作采用X射线实时成像技术对炭纤维预制体及炭/炭复合材料进行无损检测。结果表明：X射线实时成像技术对炭纤维预制体中可能存在的缺陷和夹杂以及炭/炭复合材料的结构均匀性进行无损检测是有效的。炭纤维预制体中存在锥状断针和局部结构疏松缺陷,采用X射线实时成像技术分析得到的密度分布与取样实测的密度分布结果相吻合,这为炭/炭复合材料制备过程中的无损检测提供了快速、可靠手段。     

混合碳源对炭/炭复合材料密度及显微结构的影响

为了探明碳源组成对化学气相渗透(CVI)制备的炭/炭复合材料密度分布及结构的影响,本文分别以丙烯(C3H6)单一碳源、丙烯/乙炔(C3H6/C2H2)混合碳源为原料,N2为稀释气体,针刺整体炭毡为预制体,在自制CVI炉中980℃负压工艺条件下制备了炭/炭复合材料。分析了碳源组成对炭收率及所制备试样密度分布的影响,并采用偏光光学显微镜、拉曼光谱对其组织结构进行了表征。研究结果表明:相同条件下,C3H6/C2H2较C3H6的炭收率高,所制备的炭/炭复合材料内外密度梯度较小,热解炭定向度高。     

基体炭对反应熔渗法制备的C/C-SiC复合材料性能的影响

以炭纤维针刺整体毡为预制体,分别采用化学气相渗透(chemical vapor infiltration,CVI)法、浸渍炭化(Impregnation and carbonization,I/C)法以及CVI与I/C相结合(CVI＆I/C)的方法制备C/C坯体,坯体中的基体炭分别为热解炭,树脂炭,热解炭和树脂炭共存体...     

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.     

不同结构炭/炭复合材料的低温氧化特性

广泛应用于航空航天领域的炭/炭复合材料,主要缺点在于其与基体结构密切相关的抗低温氧化能力差。因而采用针刺整体毡作增强体,对具有不同基体炭结构的C/C复合材料在静态空气中的低温变温氧化特性和流动氧气气氛中的低温恒温氧化特性进行了实验研究,并结合材料的金相显微结构及氧化后的显微组织,对其氧化性能进行了分析。结果表明:在1000℃以下的有氧条件下,无论是变温氧化试验还是恒温氧化试验,以树脂炭为基体的C/C复合材料氧化性能均优于具有典型带状结构热解炭和树脂的混合基体C/C复合材料,且氧化优先从材料各类界面、孔隙和缺陷处开始。     

炭/炭复合材料的导热性能

研究了影响炭/炭复合材料热导率的主要因素:炭纤维取向,热处理,热处理温度和CVD热解炭的显微结构.研究结果表明;在炭/炭复合材料中,影响炭/炭复合材料热导率的主要因素是CVD热解炭的显微结构;在不同CVD热解炭中,以RL结构为主的CVD热解炭,热导率最高;是否热处理对炭/炭复合材料的热导率有相当大的影响,但热处理温度的提高对炭/炭复合材料热导率的提高有限;纤维取向主要影响炭/炭复合材料不同方向上的热导率.     

飞机机轮炭/炭刹车盘金属件铆接工艺分析

飞机机轮炭/炭刹车盘上金属保护件与炭/炭盘配合好坏直接影响炭/炭盘的安全使用.文章介绍了飞机机轮炭/炭刹车盘的使用性能,炭/炭刹车盘金属保护件的作用、金属保护件材料性能和加工要求,主要对炭/炭刹车盘与金属保护件铆接工艺作了详细地介绍和分析,对铆接后的炭/炭刹车盘组件的质量和使用效果进行了跟踪评估,并对B757-200、A320等飞机炭/炭盘对金属保护件的要求和技术参数作了分析.     

热解炭结构对C/C复合材料摩擦磨损性能的影响

以炭纤维整体毡为预制体,采用热梯度化学气相渗透(CVI)工艺制备了2种不同结构基体炭的C/C复合材料,即粗糙层结构材料与光滑层结构材料。研究了2种不同结构基体炭的C/C复合材料在沉积态和热处理态的显微结构、热物理性能及摩擦磨损性能。研究结果表明,在沉积态,2种结构材料都产生严重的氧化磨损,提高材料的石墨化度可显著降低材料的氧化磨损;不管是在沉积态还是在热处理态,RL结构材料的刹车性能曲线都明显优于SL结构材料的刹车性能曲线,这表明热解炭的微观结构不同是造成C/C复合材料摩擦性能差异的根本原因。     

C/C复合材料抗氧化技术(Ⅱ)

讨论了C/C复合材料氧化的机制及其抗氧化途径的理论依据和具体方法;重点综述了涂层抗氧化的研究现状、制备方法、制备涂层的关键问题及典型的抗氧化涂层,指出该研究领域应加强的研究方向.     

炭/炭复合材料抗氧化涂层厚度的光学测量

选用A,B,C,D4种炭/炭复合材料试样进行抗氧化涂层厚度的光学测量研究。其中:试样A,B孔隙度相同,均为15.85％,对其涂覆粒径分别为1μm和10μm的B_4C涂层;试样C,D孔隙度分别为13.52％和16.78％,对其均涂覆粒径为10μm的B_4C涂层。然后通过金相光学测量其涂层厚度,在抗氧化涂层厚度的计算过程中,对试样组织的内部未渗入抗氧化涂层的孔隙进行图像处理。结果表明:当试样孔隙度相同时,涂层材料粒径越小,其涂层越厚;当抗氧化涂层材料粒径相同时,试样孔隙度越大,涂层越厚。     

热解碳结构对炭/炭复合材料摩擦磨损性能的影响

通过控制化学气相沉积(CVD)工艺条件,得到粗糙层、光滑层、过渡层等几种具有不同微观结构的热解碳。金相观察、摩擦磨损性能的测试结果表明:热解碳的微观结构对炭/炭复合材料的摩擦磨损性能有重大影响;粗糙层结构的炭/炭复合材料摩擦因数高,热稳定性好,是一种优良的摩擦材料;光滑层结构的炭/炭复合材料摩擦因数低,磨损小,可以用作耐磨材料。     

“双碳”大背景下的中国电工钢走势

阐述了电工钢在“双碳”中的作用,强调了电工钢的生产工艺技术及在减少碳排放、降低能耗中的作用,对下游能效升级带来明显的节能及降碳成果。同时,分析了2021年电工钢的生产运行情况,介绍了电工钢的未来发展,并针对如何减少碳排放以及生产更多的更低铁损、更高磁感的电工钢谈了几点启示。     

焦炭固定碳对高炉碳排放量的影响

通过物料平衡和热平衡计算，分析了焦炭固定碳含量对焦比和碳排放量的影响。计算条件为煤比180kg／t，高炉热损失保持不变。计算结果表明：固定碳质量分数在84．04％～91．04％的范围时，每增加1％，焦比降低约3．83kg／t，碳排放量减少0．9m^3／t。     

碳含量对淬火碳钢温变形流变行为的影响

目前关于变形温度、应变速率等因素对流变应力的影响有大量的研究报道,而对温变形条件下碳含量的增加对流变应力的影响规律还缺乏系统研究.基于此开展起始组织为马氏体的不同淬火碳钢温变形流变行为研究.结果表明,在较低温度和较高应变速率(600℃,0.1～1s-1)下,流变应力随碳含量的增加而增大;在较高温度和较低应变速率下(700℃,0.01～0.001 s-1),流变应力在高碳范围内呈下降趋势.碳的质量分数低于0.78％时,淬火碳钢温变形激活能随碳含量的增加而降低;碳的质量分数高于0.78％时,淬火碳钢温变形激活能随碳含量的增加而增加.在相同变形条件下,能量耗散效率最大值随着碳含量的增加呈增大趋势.     

不同碳含量的MgO-C耐火材料与超低碳钢液的相互作用

研究了3种C含量的(3%、5%、10%,质量分数)MgO-C耐火材料与超低碳钢的相互作用。利用ICPAES、氧氮分析仪、碳硫分析仪检测了与实验MgO-C耐火材料接触的钢液的成分,用XRD分析了耐火材料反应前后的物相变化,并利用SEM观察了耐火材料/钢界面。结果表明,随着镁碳耐火材料中C含量的增加,耐火材料/钢界面附近的渗透层厚度增加;反应后钢液中的C、N、Al含量以及Mg含量随着耐火材料中C含量的增加而增加,钢中O含量随之降低;反应前后的镁碳耐火材料都有镁铝尖晶石的存在,高C含量的耐火材料反应后镁铝尖晶石含量增加,因此低碳镁碳耐火材料更有利于超低碳钢的生产。     

试样表面碳对红外吸收常规法测定钢中超低碳影响的研究

GB/T 20123-2006高频感应-红外吸收法（常规法）因表面碳影响,仅适用于钢中碳含量大于0.005%的测定,不能满足大生产过程中钢中超低碳测定的需求。研究表明：日常制取后直接测定的生产试样表面碳是吸附碳,标准样品试样表面碳除含吸附碳外,还含化合碳。国家标准GB/T 20126-2006（预热法）定值的标准样品事先预热冷却后用于常规法校正,可有效消除表面碳对钢中超低碳常规法测定的影响,使常规法能应用于超低碳钢日常测定。     

高温高压解吸电解工艺中生成粉炭的研究

通过对高温高压解吸电解工艺中生成的粉炭进行研究，为减少粉炭生成，采用合理的处理粉炭方法，提高金回收率提供了依据，同时，找到了金属平衡中金属流失的去向。该项工作对提高氰化厂的经济效益有着重大意义。