炭/铝复合材料中炭纤维的强度特性

用单丝法测量了炭纤维及碳化硅涂层炭纤维在炭/铝复合丝热处理过程中引起的强度变化,并用韦布尔统计理论分析了各种条件下炭纤维的强度特性。碳化硅涂层虽然稍微降低了炭纤维的强度,但碳化硅涂层对阻挡炭/铝复合丝的界面反应起一定的作用。在高温处理过程中发生的反应引起炭纤维强度降低,而韦布尔模数增大。     

炭纤维表面用化学气相沉积法涂覆碳化硼的研究

以CH4，BCl3，H2为原料气，采用化学气相沉积法(常压CVD)在炭纤维表面连续涂覆B4C，通过正交实验得到最佳涂覆条件；采用IR、TG—DTA、XRD等技术考察了涂层的组成、结构和形貌，并对最佳涂覆条件下炭纤维的拉伸强度进行测试。实验结果表明：当υH2／υBCl3=3．5、υBCl1／υCH4=1．7、气体总流速=160mL／min，沉积温度1100℃，走丝速度5转／min时，涂层表面有明显的一层致密物质，表面较平整，涂层纤维的氧化温度由未涂层时的350℃提高到630℃，纤维的单丝强度由未涂层时的1．93GPa提高到3．15GPa。在炭纤维表面采用化学气相沉积法涂覆B4C不仅装置简单、操作方便，而且可以明显地提高炭纤维的抗热氧化性和单丝强度。     

炭纤维表面原位反应制备TaC涂层及其形成机理研究

以金属钽粉为钽源,采用原位反应法在炭纤维表面成功制备出连续的TaC涂层,研究了涂层炭纤维的相组成、微观形貌和抗氧化性能,并探究了炭纤维表面连续TaC涂层的形成机理。结果表明,在温度为1000~1400℃时能在炭纤维表面制备出TaC涂层,反应温度和时间显著影响涂层厚度以及涂层与炭纤维基体的结合性能;反应温度为1200℃时制备的涂层均匀致密,与炭纤维基体结合较好,涂覆TaC涂层后炭纤维的起始氧化温度提高了200℃。从动力学角度分析了TaC涂层的生长机理,结果表明Ta原子沿炭纤维轴向发生表面扩散,Ta原子的表面扩散行为是连续TaC涂层形成的关键因素。     

PyC涂层厚度对T1000炭纤维拉伸性能的影响

本研究利用不同CVD时长制备了两种不同PyC涂层厚度的涂层炭纤维。研究了PyC涂层厚度对涂层炭纤维形貌、结构成分、精细结构以及拉伸性能的影响。研究表明:随着PyC涂层厚度增加,涂层炭纤维表面粗糙程度增加,炭材料的无定形含量减少,C有序度提高,石墨化度增加。与未涂层炭纤维相比,PyC涂层炭纤维丝束拉伸强度下降,厚度为1.99μm的PyC涂层炭纤维强度保有率为76.0%。     

陶瓷液pH值对碳化硅陶瓷涂层的影响

用不同pH值下的硅酸钠溶液涂覆碳化硅,得到二氧化硅陶瓷涂覆的碳化硅颗粒,用光学显微镜分析了碳化硅颗粒表面的形貌,测定了不同条件下合成的碳化硅亲水性,并对比了纯碳化硅和改性碳化硅对酚醛树脂的润湿性。结果表明,陶瓷液pH=10时所得的碳化硅颗粒陶瓷涂层最为均匀,陶瓷涂覆的碳化硅颗粒的亲水性最好,碳化硅与酚醛树脂的润湿性不如改性的碳化硅颗粒的好。     

Al_2O_3涂层对炭纤维增强复合材料力学性能的影响

利用溶胶—凝胶方法在炭纤维表面涂覆了一层 Al2 O3 。发现该涂层厚度适当时 ,不仅对炭纤维有化学保护作用 ,而且会使炭纤维与基体之间有适当结合 ,从而使该复合材料力学性能得到提高。室温抗折强度和断裂韧性分别达到 1 1 2 0 MPa和 1 9.30 MPam1 / 2 。用 XRD和 SEM测试手段解释了这一结果     

碳化硅涂层防刺织物的制备及防刺性能的研究

为了提高芳纶无纬布的防刺性能,采用碳化硅表面涂覆的方式制备防刺涂层织物。选择碳化硅粉体粒径、质量比和搅拌温度设计三因素四水平的正交试验,确定了最佳的碳化硅分散液的制备工艺——碳化硅粉体粒径为30μm、m_sic∶m_水∶m_乙二醇为2∶1∶1、搅拌温度为35℃。对涂层织物进行准静态和动态穿刺试验,探究碳化硅粉体粒径、涂层厚度和涂层结构对涂层织物防刺性能的影响,结果表明：防刺性能随着碳化硅粉体粒径和涂层厚度的增加呈现先增大后减小趋势;当碳化硅粒径为30μm、涂层厚度为75μm时,织物单位克重刺破强力达到最大值503 N/g,相较于未涂覆涂层织物提高了302%;面密度都为8.1 kg/m2的18层碳化硅涂层织物结构和16层芳纶无纬布+9层碳化硅涂层织物结构均可实现有效防刺,较未涂覆结构面密度降低了10%。     

射频法涂层碳纤维的高温氧化性

国内外为提高碳纤维的高温氧化性，采用化学气相沉积法在碳纤维表面涂覆抗氧化涂层技术已广泛应用。本文采用低温射频法对碳纤维涂覆碳化硅涂层，并对涂层碳纤维进行800℃高温抗氧化性研究。热重分析发现，此种涂层碳纤维具有一定的抗氧化性，其氧化失重与时间和温度呈现抛物线规律变化。利用电子探针及透射电镜研究发现，涂层的表面致密化程度和界面结合情况是影响其抗氧化性的关键因素。     

含堇青石涂层碳化硅网状多孔陶瓷的制备及燃烧特性

针对多孔介质高温燃烧用碳化硅多孔陶瓷因高温氧化导致抗热震性能以及辐射效率衰减等问题,首先采用有机泡沫浸渍法制备碳化硅素坯,经低温预烧、真空浸渍含Mg（OH）₂、单质Si和α-Al₂O₃浆料,经过原位反应烧结在碳化硅骨架表面构筑含堇青石红外辐射涂层的碳化硅多孔陶瓷。结果表明：真空浸渍浆料能在碳化硅骨架表面涂覆连续涂层的同时,能完全填充骨架的三角孔洞,经1 350℃烧结成功制备了具有堇青石涂层、碳化硅骨架中间层、堇青石填充层的3层结构碳化硅多孔陶瓷。3层结构的形成显著提高了碳化硅多孔陶瓷力学性能及抗热震性能以及高温抗湿氧化能力,碳化硅多孔陶瓷在1 350℃热处理后耐压强度达到1.18 MPa、残余强度保持率达67%;碳化硅多孔陶瓷中3层结构孔筋表面堇青石红外辐射涂层的形成,强化了碳化硅多孔介质燃烧器辐射换热过程和燃烧效率,将燃烧器表面温度提高约140℃,并显著降低了燃烧器中CO、NO_x等污染物的排放量。     

Al2O3涂层对炭纤维增强复合材料力学性能的影响

利用溶胶＝凝胶方法在炭纤维表面涂覆了一层Ａｌ２Ｏ３。发现该涂层厚度适当时,不仅对炭纤维有化学保护作用,而且会使炭纤维与其体之间有适当结合。从而使复合材料力学性能得到提高。室温抗折强度和断裂韧性分别达到１１２０ＭＰａ和１９．３０ＭＰａｍ＾１／２。用ＸＲＤ和ＳＥＭ测试手段解释了这一结果。     

PCS原位热解法低温制备自结合碳化硅材料的研究

为了在较低温度下制备性能较好的自结合碳化硅材料,在黑碳化硅的基础配料中引入聚碳硅烷(PCS),以二乙烯基苯(DVB)作溶剂和交联剂,经混练、成型、烘干后,于1 450℃保温5 h热处理,制备由聚碳硅烷原位热解产生的SiC结合的碳化硅材料,主要研究了PCS加入量(分别为黑碳化硅质量的3%、5%和7%)和热处理气氛(分别为N_2气氛和埋炭气氛)对碳化硅材料体积密度、显气孔率、常温耐压强度、常温抗折强度、高温抗折强度、抗热震性、物相组成和显微结构的影响。结果表明:1)随着PCS加入量的增加,热处理后碳化硅试样的致密度、常温强度、高温强度和烧后线收缩率均增大。2)在PCS加入量相同时,在两种气氛中热处理制备的碳化硅试样的致密度差别很小,但在N_2气氛中热处理制备的碳化硅试样的常温抗折强度、常温耐压强度和高温抗折强度均比在埋炭气氛中制备的小。3)在N_2气氛中热处理制备的碳化硅试样中含有少量Si_2N_2O,而在埋炭气氛中制备的碳化硅试样由β-SiC和α-SiC组成;在两种气氛中热处理制备的碳化硅试样中都生成了纤维状物质,但在埋炭气氛中制备的碳化硅试样的纤维状物质更多,长径比更大。     

电沉积制备羟基磷灰石-碳化硅复合涂层

采用电沉积技术在碳/碳复合材料表面制备出羟基磷灰石-碳化硅复合涂层,通过扫描电镜、x.射线衍射仪、能谱仪、傅里叶红外光谱仪研究了电解液浓度与电流密度对复合涂层形貌与组成的影响,采用粘接拉伸法测试羟基磷灰石-碳化硅涂层、羟基磷灰石涂层与基体的结合强度.结果表明:随着电解液浓度的降低,涂层的组成由磷酸氢钙转变为羟基磷灰石,晶体从大尺寸的片状逐渐转变为纳米级球状.随着电流密度的升高,涂层的钙、磷摩尔比逐渐升高,晶体向疏松的针状转变.选取适当的工艺参数,羟基磷灰石-碳化硅与基体结合强度高于羟基磷灰石涂层.     

涂层对速凝3D打印水泥砂浆力学性能的影响

3D打印砂浆普遍存在层间界面粘结较弱、抗折强度较低的问题,而膨胀水泥浆涂层涂覆于砂浆表面可产生表层压应力,进而提升其抗折强度,作为界面剂涂覆于层间可同时增强其界面粘结强度。本文通过将硫铝酸盐水泥与膨胀剂混合而成的涂层涂覆于速凝3D打印砂浆的表面与层间,研究了该涂层对不掺纤维及掺0.5%(体积分数)玄武岩纤维3D打印砂浆试件力学性能的影响规律。结果表明,涂覆层间涂层对无纤维与掺纤维速凝3D打印砂浆的层间界面粘结强度提升率分别为21.4%、12.2%,同时对其抗压强度也有一定提升作用。仅涂覆表面涂层与仅涂覆层间涂层对3D打印砂浆的抗折强度提升效果相当;同时涂覆表面及层间涂层对3D打印砂浆的抗折强度提升效果最显著,与无纤维、掺纤维的无涂层试件相比,提升率最高分别可达44.2%、23.2%。涂层对于无纤维3D打印试件层间粘结强度及抗折强度的提升效果优于掺纤维试件。     

碳纤维上碳化硅涂层的工艺研究

用热壁法在1050～1250℃的温度范围内,利用CH_3SiCl_3作原料,H_2作载气,Ar作稀释气体,在碳纤维上用化学气相沉积法(CVD)涂覆碳化硅涂层。在CH_3SiCl_3温度为19±3℃,H_2/CH_3SiCl_3为5:1,Ar的流量为2.67升/分的条件下得到均匀的碳化硅涂层。涂层的结构为β-SiC。H_2影响反应过程,从而影响产物的组成及结构。在沉积初期,涂层厚度与反应时间成正比。沉积反应的活化能为82kJ/mol。     

武术器械用碳纤维的表面改性与性能研究

采用表面涂层法对武术器械用碳纤维进行了表面改性处理,对比分析了原始碳纤维、表面涂覆ZrO_2涂层和Y-ZrO_2涂层的碳纤维的表面形貌、物相组成和界面剪切强度,并分析了涂层层数对涂覆Y-ZrO_2涂层的碳纤维的表面形貌和界面剪切强度的影响。结果表明,ZrO_2涂层和Y-ZrO_2涂层可以在碳纤维表面均匀涂覆,ZrO_2粉主要物相为m-ZrO_2和t-ZrO_2,Y-ZrO_2粉的主要物相为t-ZrO_2;随着温度的升高,碳纤维、碳纤维表面ZrO_2涂层和Y-ZrO_2涂层都会发生不同程度的质量损失,但是Y-ZrO_2涂层的失重速率最小;在Y-ZrO_2涂层层数为4时,Y-ZrO_2涂层在碳纤维表面可以均匀完全涂覆且不会在碳纤维间产生Y-ZrO_2涂层剩余;随着Y-ZrO_2涂层层数的增加,界面剪切强度呈现先增加而后减小的特征,在Y-ZrO_2涂层层数为4时取得最大值。     

Ca0.6Mg0.4Zr4(PO4)6耐碱腐蚀涂层制备及其性能

采用溶胶-凝胶法和浸渍涂覆技术在堇青石基体上成功制备了Ca0.6Mg0.4Zr4(PO4)6涂层. 采用XRD, SEM等分析测试手段对涂层的物相组成、表面和断面形貌进行了分析. 结果表明,制备的涂层为单相的Ca0.6Mg0.4Zr4(PO4)6,涂层致密无裂纹,主要由粒径2~3 mm的颗粒组成,涂层与基体间结合良好,涂层具有较好的高温耐碱腐蚀能力,涂覆该涂层可显著提高堇青石基体的高温耐碱腐蚀能力,3次涂覆试样在1000℃下经96 h碱蒸汽腐蚀后,涂层结构完好,试样的质量损失和强度下降率分别为0.9%和10.2%,远低于未涂覆涂层试样的质量损失8.2%和强度下降率87.2%.     

泡沫碳化硅的制备及应用

对"泡沫碳化硅基结构催化剂的设计、制备及应用关键技术"的研究过程及所取得的成果进行了综述,介绍了泡沫碳化硅的制备、性能、活性涂层涂覆、规整填料等多方面的工作,并将所得到的泡沫碳化硅结构催化剂在不同的化学反应中进行应用考察。与颗粒催化剂等传统的催化剂进行比较,泡沫碳化硅结构催化剂传热和传质能力强,结构可设计性高。     

YSZ涂覆碳纤维/环氧复合材料性能的研究

采用溶胶-凝胶法在碳纤维的表面涂覆了一层钇稳定氧化锆(YSZ)涂层，并研究了用其制备的碳纤维／环氧复合材料的性能。结果表明：涂层中粒子的粒经约为10nm，YSZ涂覆后复合材料的层间剪切强度(ILSS)、拉伸强度和弯曲强度分别提高了52．0％、6．5％和6．3％；YSZ涂覆后的碳纤维与环氧树脂基体的结合更加紧密，且在碳纤维表面形成的YSZ涂层在450～700℃能有效地减缓碳纤维／环氧复合材料的氧化失重速率。     

C0.6M0．4Zr4（PO4）6涂层的料浆性能的研究

采用料浆法和浸渍涂覆工艺在低膨胀致密碳化硅基体上制备高温耐碱腐蚀低膨胀的C0.6Mg0．4Zr4（PO4）6（C0.6M0．4ZP）涂层,研究了形成稳定C0.6M0．4ZP料浆的工艺参数及影响因素。研究结果表明,通过调整C0.6M0．4ZP的pH值、PVA加入量、固含量后,C0.6M0．4Z料浆具有很好的涂覆性能,涂覆后与基体结合紧密,基体的耐碱腐蚀性能得到改善。     

CVD碳化硅薄膜对炭纤维表面结构和性能的影响

以三氯甲基硅烷(CH3SiCl3,MTS)为碳化硅源,采用化学气相沉积(CVD)的方法,在去胶炭纤维表面沉积一层碳化硅薄膜。采用SEM及N2等温吸附观察的方法,分析了薄膜处理对炭纤维表面结构的影响。结果表明:CVD碳化硅薄膜能够修复炭纤维表面的微孔和裂纹等缺陷,使纤维表面更光滑,可以改变纤维的表面结构特性,使炭纤维的BET比表面积和BJH累积孔体积降低,从而降低炭纤维表面吸附能力。采用单丝拉伸试验机进行力学分析,通过干烧对比实验发现:在CVD过程中,考虑沉积气氛对纤维损伤的影响,炭纤维在CVD碳化硅薄膜修复后,抗拉强度和弹性模量分别提高了6.7%和8.2%。