碳／碳复合摩阻材料中基体碳的微细组织与结构

通过ＳＥＭ和ＸＲＤ等手段，对研制的Ｃ／Ｃ复合摩阻材料在不同碳化阶段其基体碳的微细组织与结构的生成变化进行了研究，得出的结论为：①加压条件下碳化可以提高碳收率，并可获得有独特形状的碳粒子；②石墨结构在本条件下即ＨＴＴ＝１８００℃时即出现。这些结论对于碳／碳复合摩阻材料的微观探索是有意义的。     

碳/碳复合基体中间相沥青EI

中间相沥青具有高残碳率、高密度、低的密度变化及易石墨化等优点，是较理想的碳／碳复合材料基体前驱体。本文从Ｃ／Ｃ复合制备工艺的角度，阐述了制备Ｃ／Ｃ复合材料用的中间相的主要特性，其中包括中间相的流动性，在碳化过程中的稳定化、、微观结构以及中间相基Ｃ／Ｃ复合材料的界面结构。     

纤维素制备碳材料的工艺与机理研究

以纤维素作原料,利用水热碳化法,在一定的温度和压强下制备碳纳米材料。通过单因素实验考察了反应温度、反应时间对产物表观形貌的影响。采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)及红外光谱仪(FT-IR)对所得碳材料的微观形貌和表面生成的官能团进行表征与测试。结果表明:纤维素水热碳化的起始温度为230℃,290℃为最佳碳化温度;当T=290℃时,反应时间的延长可增大碳颗粒的球化趋势,而对粒径影响较小;经水热碳化制备的碳材料表面含有羟基、羰基和羧基等官能团。     

沥青基碳/碳复合材料的组织特性

以 １Ｋ ＰＡＮ基碳纤维为增强体、以调制中温煤沥青为基体前躯体,分别在常压下和高压（４０ＭＰａ、８０ＭＰａ）下制备出了沥青基碳／碳复合材料。借助偏光显微镜对碳／碳复合材料试样进行的微观组织的观察发现,碳基体中既有域组织,也有镶嵌组织,而焦炭主要为细镶嵌组织．偏光试样经过酸液氧化腐蚀处理后,利用电子显微镜对其扫描观察,发现各向异性区域呈现出流线组织特征,流线纹路的疏密与沥青碳化时的压力有关．压力越高,纹路越密实,表明碳层面的取向性也就越好．     

中间相沥青基碳/碳复合材料的组织与性能

以3K PAN基碳纤维为增强体,以中间相沥青为基体前驱体,采用压力浸渍-碳化工艺制备出2D中间相沥青基碳/碳复合材料.研究分析了材料的偏光组织结构、弯曲性能及弯曲断口形貌,结果表明:基体碳的组织结构随碳化压力的不同而变化,低压时以小域组织为主,高压时以广域流线型组织为主;材料的抗弯强度、密度随碳化压力的增加而增高,最高抗弯强度可达278MPa;断裂特征与材料的密度、界面结合状况有关,密度较高、界面结合适中时,弯曲断口以纤维断裂、纤维拔出为主,材料具有韧性断裂特征.     

碳／碳复合材料及其在航空上的应用前景

本文分四部分论述了碳／碳（以下称为Ｃ／Ｃ）复合材料及其发展形势：Ｃ／Ｃ复合材料的现状，工艺，性能及应用：Ｃ／Ｃ复合材料的制造工艺及其发展趋势：Ｃ／Ｃ复合材料的抗氧化保护涂层；Ｃ／Ｃ复合材料在航空上的应用前景。最后指出：Ｃ／Ｃ复合将逐渐由短期应用走向长期应用，制造工艺将由长时间走向短时间，抗氧化保护涂层将由单纯的表面涂覆走向立体多重涂覆，成本将大大降低，主要应用范围将逐渐由航天技术的结构功能材料发展     

基于酚醛树脂的碳/碳复合材料在高温分解过程的微结构演变

采用热压成型方法制备碳/ 酚醛树脂预制体, 再经高温碳化得到开气孔率为27 %、密度约1. 27 g/ cm3并具有预期孔隙结构的碳/ 碳复合材料。研究了200～900 ℃预制体转化为碳/ 碳复合材料过程中, 材料的密度、开气孔率、失重率、以及内部微观结构随温度的变化。分析了材料在高温分解过程中微观结构演变规律。结果表明,酚醛树脂主要在400～700 ℃大量分解, 其分解速率约为其余温度范围的4 倍, 该温度范围失重率增加了14 %、开气孔率增加了18 %。在高于400 ℃时形成大量裂纹与孔隙, 随着温度升高裂纹增多并进一步扩展, 900 ℃碳化后形成一种连通的特征性微观裂缝网格模式。高温分解后碳/ 碳复合材料中总孔容约0. 17 cm3 / g , 其中81 %的孔隙半径在122. 190～2. 440μm 范围内。      

碳/碳复合材料内耗行为研究

碳／碳复合材料的内耗是材料内部各种结构因素共同作用的结果。通过分析碳纤维、热解碳基体及纤维／基体界面对碳／碳复合材料内耗特征的影响规律与机抽,对碳／碳复合材料的内耗行为进行了研究。     

碳／碳复合材料的宽温域自愈合抗氧化

在前期碳材料自愈合抗氧化研究的基础上,提出了通过多元陶瓷基体改性赋予碳／碳复合材料在较宽温度范围内实现自愈合抗氧化的基本原理和技术方案,分析了B4C—SiC、ZrC—SiC和ZrB2-ZrC—SiC等多元陶瓷的抗氧化机理,并采用新近合成的ZrB2-ZrC—SiC三元复相陶瓷有机前驱体,通过PIP技术制备了一系列超高温复相陶瓷改性的碳／碳复合材料,研究了该类复合材料在2200℃以下高速气流冲蚀环境中的协同抗氧化和抗烧蚀性能,发现材料表面生成的复合氧化物层能够在一定条件下赋予复合材料自愈合抗氧化能力。     

碳／碳复合飞机刹车材料的现状及展望

论述了碳／碳复合刹车材料的优点制备方法及发展现状，并展望了Ｃ／Ｃ复合飞机杀车材料的未来。     

碳相含量对C—SiC—TiC—TiB2复合材料结构和力学性能的影响

研究了碳相含量对原位合成的碳／陶复合材料（Ｃ－ＳｉＣ－ＴｉＣ－ＴＩＢ２）的结构和性能的影响。结果表明：随着碳含量的增加，材料的 度下降，材料的烧结温度应随着碳含量增加相应提高，才能获得致密的碳／陶复全材料。     

废弃大麻杆衍生的硫掺杂碳材料的制备及电化学储钠性能

采用不同煅烧温度(600℃、700℃和800℃)将废弃大麻杆在充满氮气的管式炉中进行回收碳化处理后得到3个硫掺杂的生物质多孔碳材料(C-600、C-700和C-800),并研究了碳化温度对其结构、元素组成及电化学储钠性能的影响.结果 表明:3个样品均为硫掺杂的多空碳材料,其中C-600由于具有满意的无序程度和结构缺陷而...     

多向细编碳／碳复合材料界面力学性能测试与表征

本文用自制装置研究了多向细编Ｃ／Ｃ复合材料纤维束性能，分析了工艺过程的影响。同时用界面微脱粘实验技术研究了Ｃ／Ｃ复合材料界面性能，给出了相应的理论模型和界面应力分布，提出了由界面脱粘力，纤维、基体和复合材料性能表征界面剪切强度的方法，为Ｃ／Ｃ复合材料优化设计提供了定量参数。结果表明：织物结构、织物编织工艺以及织物／基体复合对纤维的强度影响很大，降为原始纤维的２０％左右，对模量影响小。不同界面层次，纤维／基体的界面结合情况和界面剪切强度不同，Ｚ向纤维束中纤维／基体结合好，具有最高的结合强度，ＳＥＭ观察证实有大量基体碳在纤维上枝联。     

碳／碳复合材料的性能,制法和应用进展

碳/碳复合材料是以碳为基体的碳纤维增强材料。它是六十年代发展起来的、当今最理想的耐高温材料。这类复合材料兼备有碳的惰性和碳纤维的高强度,在高达3000℃的条件下,其他材料早已被融掉,而 C/C 复合材料依然能保持自己的强度。C/C 复合材     

脲醛树脂为碳源制备介孔碳/二氧化硅及碳化温度的影响

以低聚脲醛树脂为有机碳源前驱体、正硅酸乙酯(TEOS)为无机硅源、表面活性剂F127为模板剂,采用溶剂蒸发诱导自组装(EISA)合成有序介孔碳/二氧化硅杂化材料,研究了碳化温度对于介孔碳/二氧化硅杂化材料比表面积、孔径大小及分布的影响。采用X射线衍射仪(XRD)、热失重分析仪(TGA)、透射电子显微镜(TEM)、氮气吸/脱附等对制备样品进行了表征。结果表明,随着碳化温度的升高,各样品的晶面间距缩小,孔径数值也逐渐变小。碳化温度为850℃时,所得介孔碳/二氧化硅杂化材料孔径较小且孔径尺寸分布较集中。     

Q345B钢中硫化物及微合金碳氮化物析出热力学分析

为改善Q345B微合金钢铸坯塑性,控制裂纹产生,对Q345B钢中硫化物及微合金碳氮化物析出热力学进行了分析。计算结果表明：1）钢液中不可能析出氮化物、碳化物和硫化物;2）钢液凝固过程中硫化锰在1472℃、氮化钛在1467℃时具备析出的热力学条件,而其它氮化物、碳化物则不具备析出条件;3）在奥氏体相中,氮化铝、碳化钛,碳化钒和氮化钒的平衡析出温度分别为1027℃、977℃、727℃和777℃。     

碳/碳复合材料热解碳基体的织构界面形成机制Monte Carlo模拟

基于热解碳沉积的Particle-Filler（P-F）概念模型和Langmuir-Hinshelwood理论,提出了包含吸附/解吸附/脱氢的多步非均相反应动力学机制,实现了碳/碳复合材料制备中热解碳基体在碳纤维表面连续沉积及其织构形成过程的理论建模,并采用Gibbs系综Monte Carlo （MC）方法对化学气相渗透（CVI）工艺中热解碳基体的织构界面形成过程进行了数值模拟。研究表明：由于气相中小的芳香烃组分C₆的吸附比线性小分子烃组分C₂的吸附更容易受到抑制,因而限制了沉积表面的P-F双分子反应;随C₆与C₂浓度比值R的变化,热解碳的织构形成过程呈现双稳态分布,导致了2种不同的亚稳相碳即中织构（MT）和高织构（HT）热解碳的生成,并在碳/碳复合材料热解碳基体内部形成了鲜明的织构界面。进一步的计算表明：热解碳织构双稳态转变存在一个迟滞域,其大小受气相成分的组成参数R、线性小分子烃C₂的初始浓度及沉积温度T的影响;为了得到均一织构的热解碳,应当在迟滞域外的区域合理选取CVI的工艺参数。     

细编穿刺碳/碳复合材料等离子火炬高温烧蚀性能研究

采用等离子火炬作为高温热源，研究了细编穿刺碳／碳复合材料高温烧蚀性能。研究结果表明：随着烧蚀区域从火焰中心到边缘的变化，材料的烧蚀特性从中心区域的以热力学烧蚀为主向靠近边缘区域的以热化学烧蚀为主过渡；碳基体和碳纤维的抗热力学烧蚀性能相当，而抗热化学烧蚀和抗氧化性，碳纤维则明显优于碳基体。     

化学气相沉积碳／碳复合材料性能研究

分析了化学气相沉积碳／碳（Ｃ／Ｃ）复合材料的刹车力矩和刹车速度的关系曲线及影响因素，结果表明，刹车力矩一刹车速度曲线上的初始力矩峰值随着摩擦界面温度的升高而增大，提高材料的石墨化度、改变刹车盘的结构、降低刹车比压的施加速度都可以降低初始力矩峰值，改善Ｃ／Ｃ材料的摩擦性能．Ｃ／Ｃ复合材料具有良好的自润滑性能，其磨损率仅为１．２×１０－３ｍｍ／次．它们具有较高的机械性能和热物理性能，完全可以满足飞机刹车的要求．     

静电纺丝法制备壳聚糖/聚乙烯醇基复合碳纳米纤维及其电化学性能

本工作观察并研究了不同碳化温度下制备的静电纺丝壳聚糖/聚乙烯醇基复合碳纳米纤维膜用作超级电容器电极材料时的电化学性能。通过SEM、XRD、Raman等技术对不同碳化温度得到的碳纳米纤维膜进行结构表征,利用循环伏安法(CV)和恒电流充电/放电(GCD)等电化学技术对不同碳化温度得到的碳纳米纤维膜进行电化学性能测试。结果表明,碳化温度为700℃时所制备的复合碳纳米纤维具有较好的电化学性能,在电流密度为1 A/g时放电比电容高达215 F/g,且循环4 000次后容量保持率几乎高达100%,表现出较高的放电比电容和较好的循环稳定性。