C／C复合材料的体积密度和石墨化度对硬度的影响

测试了几组典型的不同体积密度和石墨化度的C／C复合材料洛氏硬度值，研究了C／C复合材料的体积密度和石墨化度与其硬度特性的关系．结果表明：相同石墨化度的C／C复合材料洛氏硬度随其体积密度的增加而增加，相同体积密度的C／C复合材料洛氏硬度随其石墨化度的增加而降低；C／C复合材料体积密度对硬度的影响随其石墨化度的增加而减小；对体积密度为1．75-1．85g／cm^3的C／C复合材料，可据其洛氏硬度的范围大致判断其石墨化度的范围；对一定体积密度和热处理温度的C／C复合材料，可通过洛氏硬度判断基体发的微观结构特点．     

三维五向石英/环氧复合材料的热传导性

为了给三维编织复合材料在热传导方面的设计应用提供必要的依据,以石英纤维和环氧树脂为原料,制备三维五向石英/环氧复合材料,通过瞬变平面热源法测量复合材料的导热系数,分析纤维体积分数、编织角和不同减纱方法对复合材料轴向及径向热传导性能的影响.结果表明:三维五向编织复合材料的热传导性能沿着轴向和径向呈现出各向异性;其轴向导热系数随着纤维体积分数增大而增大,随着编织角增大而减小;其径向导热系数随着纤维体积分数和编织角的增大而增大;减纱会降低三维复合材料的热传导性能,与减纱线细度、分散减列相比,集中减列的影响最明显,轴向和径向导热系数分别降低了3.2%和3.0%.     

基于比等效热阻法的片状填料填充聚合物复合材料的导热性的预测

基于比等效热阻法建立了简化了的片状填料填充聚合物基复合材料的导热模型并推导出了相应的等效导热系数公式。以云母片填充聚乳酸为例,应用有限元软件ANSYS建立了云母体积分数在11%下的聚乳酸/云母复合材料的三维稳态热传导单元模型,并模拟了热流沿云母片厚度方向和径向传递的过程。结果表明,当热流沿云母片轴向方向上流动时,经ANSYS模拟求得的复合材料的等效导热系数和文中推导的公式的所给出的预测值更为接近;当热流沿云母片的径向流动时,随着云母体积分数的增加,复合材料的等效导热系数的预测值呈指数性增长,并且高于ANSYS的计算结果。有限元结果和本文的公式均表明,片状填料填充聚合物复合材料的等效导热系数可分解为是沿热流不同正方向上的贡献,更长的等效导热路径使片状颗粒在填充聚合物后能提供更为出色的导热性能。     

基于比等效热阻法的片状填料填充聚合物复合材料的导热性的预测

基于比等效热阻法建立了简化了的片状填料填充聚合物基复合材料的导热模型并推导出了相应的等效导热系数公式。以云母片填充聚乳酸为例,应用有限元软件ANSYS建立了云母体积分数在11％下的聚乳酸/云母复合材料的三维稳态热传导单元模型,并模拟了热流沿云母片厚度方向和径向传递的过程。结果表明,当热流沿云母片轴向方向上流动时,经ANSYS模拟求得的复合材料的等效导热系数和文中推导的公式的所给出的预测值更为接近;当热流沿云母片的径向流动时,随着云母体积分数的增加,复合材料的等效导热系数的预测值呈指数性增长,并且高于ANSYS的计算结果。有限元结果和本文的公式均表明,片状填料填充聚合物复合材料的等效导热系数可分解为是沿热流不同正方向上的贡献,更长的等效导热路径使片状颗粒在填充聚合物后能提供更为出色的导热性能。     

三维与准三维碳纤维增强轻质复合材料传热对比研究

基于随机算法,建立了三维与准三维碳纤维增强轻质复合材料代表性体积单元模型,利用周期性边界条件,开展其传热行为对比研究。结果表明：利用随机算法与周期性边界条件,可构建纤维增强复合材料代表性体积单元模型,模型预测值与实测值仅相差0.5%;相同纤维长径比与体积分数,三维碳纤维轻质复合材料面内导热系数比准三维碳纤维轻质复合材料面内导热系数低,厚度方向上则相反,且随长径比增加,三维与准三维碳纤维轻质复合材料的面内导热系数差值显著变大。     

混杂短纤维对Al2O3f＋Cf／ZL109性能的影响

用挤压铸造法制出不同体积分数的氧化铝和碳短纤维混杂增强ZL109复合材料（简记为Al2O3t Cf/ZL109）,探讨了混杂纤维对Al2O3f Cf/ZL109复合材料性能的影响,结果表明：复合材料拉伸强度在混杂纤维体积分数为8％时（氧化铝与碳纤维混合经为9：1）出现峰值;在混杂纤维体积分数不变是,复合材料 伸强度随碳纤维含量的增加而增大,复合材料的压缩强度随混杂纤维体积分数的增大而增加,热膨胀系数在各温度区间都随混杂纤维体积分数的增大而减小。     

聚醚醚酮基导热复合材料的制备与性能

采用模压成型工艺制备聚醚醚酮(PEEK)/铜粉导热复合材料,分析了Cu粉用量对PEEK/Cu复合材料导热系数、微观结构、结晶性能的影响。添加Cu粉后,复合材料的结晶温度降低,结晶速率加快;随Cu粉用量的增加,复合材料的导热系数升高。当Cu粉质量分数为20%时,导热系数提高100.9%。结果表明,添加Cu粉能有效地提高复合材料的导热性能。     

C/C复合材料制备过程中的有效弹性模量预报

为了对C/C复合材料在不同温度条件下的制备工艺提供实际指导,本文根据沥青基先驱体C/C复合材料制备过程中化学反应特征,利用Arrhenius方程建立了C/C复合材料液相制备工艺力学模型.根据制备工艺中各组分相的体积分数变化,结合均匀化方法和细观力学方法计算和分析了制备工艺过程中材料基体有效弹性模量及其变化规律,并且利用有限元方法预报了制备成型后的细编穿刺C/C复合材料的整体有效弹性模量.     

连续纤维增强超高分子质量聚乙烯路面板材料的制备及测试表征

为提高路面板材料的力学性能,以超高分子质量聚乙烯(UHMWPE)为基体树脂、连续玻璃纤维织物为增强体,通过设计挤出模头,釆用熔融浸渍工艺和层压工艺,制备连续玻璃纤维增强UHMWPE复合材料层压板.研究玻璃纤维体积分数(30%、40%、50%和55%)对UHMWPE复合材料拉伸、层间剪切、冲击等性能的影响规律,测试分析不同纤维体积含量条件下的UHMWPE复合材料热性能的变化规律.测试结果表明:当玻璃纤维体积分数分别为50%、40%时,UHMWPE复合材料拉伸强度和层间剪切强度分别达到最大值,分别为675.9 MPa和23.13 MPa,证明增加玻璃纤维的体积含量可有效提高UHMWPE复合材料冲击强度.当温度分别低于70℃和91℃时,UHMWPE复合材料的储能模量与损耗模量随着纤维体积含量的增加而增加.提高UHMWPE复合材料的纤维体积含量,可在一定程度上提高其玻璃化温度.     

增密工艺对C/C-Cu复合材料组织和性能的影响

为了探究增密工艺对C/C-Cu复合材料组织和性能的影响,分别采用化学气相渗透(CVI)和先驱体浸渍裂解转化(PIP)对2.5D针刺碳毡进行增密处理,得到由热解碳和树脂碳填充的C/C增强体,采用真空浸渗工艺制备了C/C-Cu复合材料,并对其进行了组织分析和性能测试。结果表明：采用CVI增密制备的C/C-Cu复合材料中TiC界面层更薄,热解碳对碳纤维起到了较好的保护作用,垂直、平行方向的电阻率分别为0.72、0.63μΩ·m、压缩强度分别为367.61、326.87 MPa,抗拉强度为62.54 MPa,其导电性能、压缩强度、抗拉强度以及塑性均优于PIP增密,破坏机制为纤维拔出破坏;采用CVI增密制备的C/C-Cu复合材料硬度值为77.28 HBW,略低于PIP增密(81.59 HBW),但二者差异较小。综上,CVI增密工艺更适合用来制备C/C-Cu复合材料的C/C增强体。     

Experimental study on thermophysical properties of C/C composites at high temperature

Ablationthermalprotectivecompositesarethekeystructureofspacevehiclesprotectingthemfromaerody namicheatingduringtheirreentryintotheaerosphere.Thecarbonmatrixcompositesarethemostpromisingablationmaterialsusedinthisenvironmentduetotheirpotentiallyfavorablepr…     

石墨烯修饰的碳纳米纤维制备及其电热转换

为提高碳纳米纤维(CNF)的电热转换效率,改善其综合导热系数,采用静电纺丝法将氧化石墨烯(GO)添加到聚丙烯腈(PAN)纤维中,经过预氧化和碳化处理后制得具有三维导热网络的CNF/rGO复合纤维膜以提高其热传输效率,并考察不同石墨烯含量和碳化温度对CNF/rGO复合纤维膜导热性能的影响。结果表明:采用rGO修饰CNF复合薄膜可以有效提升其综合导热系数,改善其电热转换效率;CNF/rGO复合纤维膜的导热系数随着氧化石墨烯含量的增加而升高,随着碳化温度的升高而下降,当氧化石墨烯质量分数为20%、碳化温度为1100℃时,CNF/rGO复合纤维膜的导热系数为0.216 W/(m·K),比纯CNF提升了127%;当氧化石墨烯质量分数为5%、碳化温度为1000℃、电压为21 V、电流为0.51 A时,CNF/rGO复合纤维膜的表面温度最高可达251.9℃;但是,GO含量和碳化温度的升高会导致CNF/rGO复合纤维膜的力学性能下降。     

温度和轧制方向对TC1合金板材疲劳行为的影响

为了确定试验温度和轧制方向对TC1钛合金板材的高周疲劳寿命及断裂行为的影响,针对平行于和垂直于轧制方向的TC1钛合金板材在不同试验温度下进行了应力控制的拉-拉疲劳试验,并对相应的疲劳断裂机制进行了分析.结果表明,平行于和垂直于轧制方向的TC1钛合金板材的疲劳极限及其在相同外加应力下的疲劳寿命均随着试验温度的升高而降低;相同试验温度下,垂直于轧制方向的TC1钛合金板材的疲劳极限和疲劳寿命均高于平行于轧制方向的TC1钛合金板材.在应力控制的高周疲劳加载条件下,轧制态TC1钛合金板材的疲劳裂纹均以穿晶方式萌生于疲劳试样表面,并以穿晶方式扩展.     

岩土体导热系数研究进展

岩土体导热系数在与地热有关的地质基础研究和生产应用中有重要作用。首先介绍了导热系数的概念,然后分析了导热系数的受控因素,最后探讨了导热系数的测定方法。导热系数的受控因素包括地层岩性、孔隙率、含水率、温度以及各向异性。导热系数随地层岩性从大到小排列为海相碳酸盐岩、陆相碎屑岩、火成岩,变质岩导热系数与母岩和变质程度有关;同种岩层的导热系数随沉积过程延续或深度增加而增大;含水率对软弱岩石的导热系数影响较大,导热系数随含水率增大而增大,对孔隙度较大的岩层需进行饱水校正;不同岩性的导热系数随温度的变化较复杂,在应用中需结合实际地层考虑;由于结构面的存在,岩体的导热系数存在各向异性。导热系数的测定方法包括现场测试法、室内测试法、组分类型辨别法以及利用P波速度估算等。利用现场数据求解导热系数时常使用线热源模型和柱热源模型;室内测试法包括稳态测试法和非稳态测试法,分别应用于中低导热系数材料和高导热系数材料;对于组分类型辨别法,平行板式相分布的物体导热系数是各向不等的,热传导方向与平行板平面平行和垂直时分别具有最小和最大总体导热系数;对地下无法直接测量的地质单元,可利用P波速度估算导热系数。要得到准确的导热系数,须基于岩土体的导热系数范围和样品特征选取正确的测定方法。     

Catalytic graphitization of polyacrylonitrile-based carbon fibers coated with Prussian blue

Prussian blue (PB) was used as catalyst to improve the extent of graphitization of polyacrylonitrile (PAN)-based carbon fibers. PB was deposited on carbon fibers by anodic electrodeposition and the thickness of PB coating (PB content) was controlled by adjusting the electrodeposition time. PAN-based carbon fibers with PB coating were heat-treated and the extent of graphitization was measured by X-ray diffractometry and Raman spectroscopy. The results indicate that the extent of graphitization of PAN-based carbon fibers is enhanced in the presence of the coating. When the PB-coated carbon fibers were heat-treated at 1 900 °C, interlayer spacing (d ₀₀₂) and crystallite size (L _c) reach 0.336 8 and 21.2 nm respectively. Contrarily, the values of d ₀₀₂ and L _c are 0.341 4 and 7.4 nm respectively when the bare carbon fibers were heat-treated at 2 800 °C. Compared with the bare carbon fibers, PB can make the heat treatment temperature (HTT) drop more than 500 °C in order to reach the same extent of graphitization. Furthermore, the research results show that PB content also has a certain influence on the extent of graphitization at the same HTT.     

Thermal-mechanical properties of short carbon fiber reinforced geopolymer matrix composites subjected to thermal load

Short carbon fiber preform reinforced geopolymer composites containing different contents of α-Al₂O₃ filler (C_f(α-Al₂O₃)/geopolymer composites) were fabricated, and the effects of heat treatment temperatures up to 1 200 °C on the thermal-mechanical properties were studied. The results show that the thermal shrinkage in the direction perpendicular to the lamination of the composites gradually increases with the increase of the heat treatment temperatures from room temperature (25 °C) to 1 000 °C. However, the composites in the direction parallel to the lamination show an expansion behavior. Beyond 1 000 °C, in the two directions the composites exhibit a larger degree of shrinkage due to the densification and crystallization. The mechanical properties of the composites show the minimum values in the temperature range from 600 to 800 °C as the hydration water of geopolymer matrix is lost. The addition of α-Al₂O₃ particle filler into the composites clearly increases the onset crystalline temperature of leucite (KAlSi₂O₆) from the amorphous geopolymer matrix. In addition, the addition of α-Al₂O₃ particles into the composites can not only help to keep volume stable at high temperatures but also effectively improve the mechanical properties of the composites subjected to thermal load to a certain extent. The main toughening mechanisms of the composites subjected to thermal load are attributed to fiber pulling-out.     

Electrical Conductivity of the Carbon Fiber Conductive Concrete

This paper discussed two methods to enhance the electrical conductivity of the carbon fiber（CF） electrically conductive concrete. The increase in the content of stone and the amount of water used to dissolve the methylcellulose and marinate the carbon fibers can decrease the electrical resistivity of the electrically conductive concrete effectively. Based on these two methods, the minimum CF content of the CF electrically conductive concrete for deicing or snow-melting application and the optimal ratio of the amount of water to dissolve the methylcellulose and marinate the carbon fibers were obtained.     

水性石墨烯/碳纤维电热涂料的制备及性能研究

电热涂料是在导电涂料的基础上开发出的一种直接将电能转化为热能或辐射能的功能性涂料. 研究一种以改性碳纤维和石墨烯为导电填料的水性环氧双组分发热涂料体系. 利用扫描电子显微镜（SEM）对涂层表面和断面进行表征,发现碳纤维在涂层中分布均匀,形成良好的导电传热网络. 导热测试结果显示涂层的导热系数为0.40 W /（m·K）;涂层的温升曲线分3个阶段规律增长,升温在15~28 min达到峰值,理论热效能高达63.02%;涂层的安全电压为24 V,并具有良好的绝缘性能,能够保障使用安全.     

Electroless nickel plating on the surface of carbon fibers

The electroless nickel plating on the surface of carbon fibers was prepared by pretreating the carbon fibers in order to increase their conductivity,and consequently enhance the EMI shielding effectiveness of the composites.The relationship between the performance of depositing coat and pH value,temperature,reaction time and the way of agitation was studied.Results show that the depositing quality is stable under pH between 4.5 and 5.0,temperature between 75 ℃ and 85 ℃,reaction time for 10 min and air agitation.The uniform and compact nickel layer deposited on carbon fibers was proved by XRD and SEM,and the electrical resistivity of carbon fibers with nickel coating was tested.Results indicate that the electrical resistivity of carbon fibers with electroless nickel plating is decreased by an order of magnitude compared with that of carbon fibers.It means that nickel coating can greatly improve the electromagnetic interference shielding properties of carbon fibers.     

表面处理对碳纤维在水泥浆体中分散性的影响

碳纤维的分散性是决定碳纤维混凝土的力学性能和机敏特性的重要因素。研究采用交流电测量新拌水泥浆不同部分的电阻率 ,结合数理统计方法计算电阻率的标准偏差和变异系数 ,进而对碳纤维在水泥浆体 (砂浆 )中分散的均匀性进行了评价。利用这种评价均匀性的方法 ,研究了碳纤维表面处理对其分散性的影响。