原位合成TiCp/Fe复合材料的研究现状与展望

综述了国内外原位合成TiCp增强铁基复合材料工艺的研究现状,重点分析了制备工艺的特点及存在的问题,并在此基础上展望了该领域的发展趋势.     

萘和二茂铁共炭化制备纳米Fe/C材料的研究

介绍了一种Ｆｅ／Ｃ纳米复合材料的制备方法,二茂铁与的混合物在惰性气体（Ｎ２）保护下于４２０℃进行自升压共热解反应,反应在２４０℃停留２ｈ～６ｈ,可获得一类纳米级（２０ｎｍ～５０ｎｍ）单质铁粒子均匀分散于炭基体中的特殊复合材料,延长反应时间,炭中的金属粒子的直径略有增加,作为对其性能的评价,对该纳米复合材料的磁性能进行了测试,结果表明它在常温下表现出典型的软磁性能。     

Fe催化PAN炭纤维原位生长纳米炭纤维

为了研究气相生长纳米炭纤维在炭／炭复合材料制备中的应用，采用均热式化学气相沉积技术，以针刺PAN炭纤维薄毡为基体，二茂铁为催化剂前驱体，丙烯为炭源，氮气为载气，在炉压1．0kPa-1.3kPa，沉积温度880℃、920℃下进行了Fe催化PAN炭纤维原位生长纳米炭纤维的实验。经不同时间沉积后的样品在扫描电镜（SEM）下进行观察，发现880℃时沉积4h后在PAN炭纤维周围生成大量的原位生长纳米炭纤维，而在920℃时因催化剂失效导致热解炭对Fe催化剂颗粒包覆，形成颗粒状热解炭。     

粉末冶金原位合成VC/Fe复合材料的动力学过程研究

应用不同烧结温度制备VC颗粒增强铁基复合材料,用扫描电镜(SEM)观察各烧结温度下的微观结构,应用该组分做差热分析(DTA)、高温X射线衍射分析(XRD)对Fe-V-C体系原位合成VC的动力学过程进行研究,该动力学研究将为VC/Fe复合材料制备提供了理论依据。结果表明,在700℃时左右σ相(Fe V)在石墨的作用下发生分解,变成固溶了大量钒的α-Fe,随着温度的升高,V与C发生反应生成VC;温度越高,VC发生反应越激烈,并释放出大量的热量;1 100℃真空烧结后的组织为珠光体基体上分布着大小均匀呈球形的VC颗粒。     

超声辅助湿法合成纳米HA及MWNT/HA复合材料

以Ca(NO3)2·4H2O、(NH4)2HPO4和NH3·H2O为原料,在超声波辅助下,湿法合成了羟基磷灰石,用FTIR、XRD和TEM对产物进行了分析,结果表明:合成的羟基磷灰石为纳米级纺缍状晶体,不用烧结即具有较高晶化度,且为单一的羟基磷灰石晶相。以此制备条件为基础,采用原位合成的方法制备了多壁碳纳米管/羟基磷灰石复合材料,FTIR、XRD和TEM的分析结果表明:碳纳米管能较好的分散于羟基磷灰石基体中,部分碳纳米管表面可被反应生成的羟基磷灰石所包覆,二者之间有着较好的相容性,可作为一种新型的生物复合材料应用。     

原位聚合合成纳米胶囊

含有羧酸盐亲水基团,端基为可水解缩合的硅氧烷基的预聚体作为疏水物质如甲苯的分散剂获得内含疏水物质,聚聚体为壳层的纳米胶囊,预聚体壳层中的硅氧烷烃水解缩合形成交联,气相色谱测定水解醇深度证明水解缩合在常温24h内完成,透射电子显微镜（TEM）表征了纳米胶囊的形态。     

纳米纤维素/Fe3O4纳米球的原位合成及其电化学性能

利用实验室自制茶梗纳米纤维素原位合成纳米纤维素(CNC)/四氧化三铁(Fe_3O_4)纳米球,并对其粒径大小、结晶性质、磁性性能和电化学性能进行分析表征。结果表明,通过原位合成法所制得CNC/Fe_3O_4纳米球,粒子间分散性良好,直径约为10～30 nm;CNC/Fe_3O_4纳米球具有磁化强度34.9 A·m~2/kg的磁特性;CNC/Fe_3O_4纳米球表现出良好的电化学性能,CNC/Fe_3O_4电极的比电容主要是Fe_3O_4产生的赝电容,在电流密度0.03 A/g时,比容量可达30.14 F/g,在0.04 A/g电流密度下,经过500次充放电后容量保持率为78.76%。CNC/Fe_3O_4电极中离子的扩散为Warburg机理。     

紫外光原位固化纳米复合材料制备的优化设计

用正交试验法优化了紫外光原位固化制备纳米复合材料过程中分散时间、活性单体之间的比例、环氧丙烯酸酯树脂含量和纳米SiO2含量之间的配比。试验结果表明，优化制备的纳米SiO2／环氧丙烯酸酯树脂复合材料的力学性能、收缩率、光学性能均有较大的提高，纳米SiO2在基体中得到比较均匀的分散。     

原位合成TiB2/Fe复合材料的高温氧化行为

采用微波烧结技术原位生成TiB₂/Fe复合材料,研究其在500℃、600℃与700℃空气中的恒温氧化行为,并对氧化膜的表面、截面形貌及相组成进行了分析。结果表明:TiB₂/Fe复合材料由TiB₂、Fe₂B和α-Fe三种物相组成。随着氧化温度的升高,TiB₂/Fe复合材料的氧化增重明显增大,均呈现抛物线型规律,在500℃时,其氧化产物主要为Fe₂O₃和Fe₃O₄,而700℃时,其氧化物为Fe₂O₃、TiO₂、Fe₉TiO₁₅及少量Fe₃BO₆组成。相同温度下,随着TiB₂含量增加,TiB₂/Fe复合材料氧化物粒径、氧化增重和氧化层厚度均减小,氧化激活能增大,其抗氧化性能也越好。      

原位合成羟基磷灰石/明胶复合材料及表征

以Ca(NO3)2、(NH4)2HPO4和明胶为起始原料,采用原位合成的方法,制备与自然骨成分和结构相似的羟基磷灰石/明胶复合材料(HA/Gel).采用各种分析手段对样品进行表征.红外结果表明HA/Gel中波数为1339cm-1的酰胺基团向低波数发生了红移;X射线衍射证明HA/Gel复合材料中的元机相主要为低结晶度、晶粒尺寸细小的羟基磷灰石;热重结果证明本试验制备的HA/Gel中Gel的含量达到15%左右;采用扫描电镜观察HA/Gel复合材料的微观形貌.扫描电镜观察发现HA颗粒定向分布在Gel连续相基体上,本试验结果证明HA与Gel形成键性结合,是一种颇有前途的骨组织替换材料.     

聚苯胺/碳纳米管的原位复合

通过原位溶液聚合制备了聚苯胺/碳纳米管(PANI/CNT)复合材料。采用透射电子显微镜(TEM)、紫外-可见光光谱(UV-VIS)、傅立叶变换红外光谱(FTIR)、热失重分析(TGA)及差示扫描量热法(DSC)研究了PANI/CNT复合材料的结构与性能。研究表明,苯胺(ANI)的聚合倾向于在碳纳米管(CNT)表面进行,形成PANI包覆的CNT。CNT表面PANI层的厚度随溶液中ANI含量的增加而增加;当溶液中ANI含量较低时,CNT表面PANI层厚度均匀;当ANI含量过高时,CNT表面PANI层厚度不均匀,形成一些颗粒状附着物。PANI与CNT之间主要是物理吸附;PANI/CNT复合材料的电导率远高于PANI本身。同时,PANI/CNT复合材料的耐热性远高于PANI,并受PANI含量影响。     

不同C/C复合材料飞机刹车盘基本性能的对比分析

通过对比分析Dunlop、 B.F.Goodrich、Missier、Bendix和中南大学粉末冶金研究所制备的几种炭/炭复合材料的显微组织、石墨化度、导热系数、洛氏硬度、抗压、抗弯、层间剪切强度、摩擦磨损性能后,得出如下结论:C/C复合材料作为一种性能优良的制动材料,必须具有合理的炭纤维骨架结构,一定比例的粗糙层气相沉积炭结构,较高的石墨化度和垂直摩擦面方向上的导热系数;我国具有自己知识产权的C/C复合材料飞机刹车盘的研制工作已取得了较大的进展和突破,其各项性能指标与国外同类产品性能相当。     

高比表面积活性炭的制备及其吸附性能的初步研究

以石油焦为原料,采用ＫＯＨ化学活化法,在不同的活化条件下对石油焦进行活化。研究原料粒度、活化温度以及活化时间对所制得的活性炭的比表面积及孔结构的影响。结果表明：以石油焦为原料可以制得比表面积为３３００ｍ２／ｇ的高比表面积活性炭。活性炭的孔径分布较窄,其碘吸附值和苯吸附值均较常规活性炭有大幅度提高。     

新型针刺炭布C/C复合材料的结构与性能

采用炭布与预氧丝网胎交替叠层针刺成预制体,经ＣＶＩ与ＨＰＩＣ相结合的致密工艺及石墨化处理制取高密度（１．８０ｇ／ｃｍ＾３～１．８５ｇ／ｃｍ＾３）Ｃ／Ｃ复合材料。所及材料的微观结构,力学、热学和烧蚀性能均达到国际同类刹车盘Ｃ／Ｃ材料的先进水平,是一种有广阔应用前景的烧蚀分离燃气舵材料。     

二氧化碳和环氧氯丙烷共聚物的合成与表征

利用稀土络合催化体系催化二氧化碳(CO2)和环氧氯丙烷(ECH)共聚反应，合成出新型高分子材料脂肪族聚碳酸酯(ECHCO2)．利用红外光谱、广角X射线衍射法、热分析等对试共聚物进行了表征．通过聚合物的动态力学行为和应力一应变分析，研究了C02-ECH共聚物的力学性能．结果表明，试共聚物结构中含有环氧氯丙烷自聚链段和ECH-CO2共聚链段，ECHC02的玻璃化温度Tg=59．4℃，热失重分析表明试共聚物的热降解包括碳酸酯键和醚键断裂两个降解峰。     

由炭布制备C／C复合材料工艺及性能的研究

为通过快速增密和低设备成本降低C／C复合材料的成本,采用中压浸渍、炭化多次循环的工艺制备了快速增密的C／C复合材料。该工艺以Z向增强的层叠炭布为增强体,不同软化点的中间相沥青和改性沥青为浸渍剂。考察了浸渍工艺,并研究了所得C／C复合材料的力学性能和断裂形貌。结果表明,中间相沥青及改性沥青等高残炭收率沥青是C／C复合材料极佳的浸渍剂,有利于快速增密。8次循环后（约2周时间）,复合材料的密度从0.84g/cm^3增至1.76g/cm^3。炭布层叠Z向增强的C／C复合材料有良好的力学性能,而且其性能随着密度的增加而提高。所得复合材料的密度达到1.76g/cm^3时,拉伸强度为87.03MPa,弯强为113.56MPa,压缩强度为199.49MPa。     

SiAlON/Al2O3复合材料的结构性能和优质弥散相的合成热力学

为获得高性能低成本SiAlON/Al₂O₃基复合材料,详细探索了优质弥散相SiAlON的合成工艺,热力学反应机理,助烧剂对材料性能影响以及材料内部微结构表征。通过对1400~1700℃碳热还原氮化机理研究,分析得出系统可能存在的热力学反应,并得到相关实验的验证;通过材料内部微观组织观察及电子衍射标定研究,为该稀土氧化物掺杂、长柱晶SiAlON增强以及复合界面层固溶强化的先进复合材料设计与制备提供了有力佐证。      

C/C 复合材料增强体结构对性能影响的研究

研究了四种C/C 复合材料增强体(1K 碳布、3K 碳布、1K 碳布+ 碳纸、1K 碳布+ 特殊碳毡) 结构对弯曲性能的影响。结果表明: 用这四种增强体制备的C/C 复合材料表现出明显的假塑性, 弯曲断口的宏观形貌呈“之”字形, 其总体力学性能良好, 但也具有较大差异。本文作者结合材料的微观形貌对这些特点的成因进行了分析。      

碳/碳复合材料的室温和高温双轴拉伸

研制的框架、导轨、连杆式双轴拉伸装置,在普通试验机上即可实现双轴拉伸。验证了装置的可靠性,探索了室温和高温下可用的试样形状。碳/碳复合材料室温双轴拉伸结果可靠,高温双轴拉伸温度已接近1300℃。