针刺毡预制体炭/炭复合材料磁电阻特性的影响因素

研究了针刺毡预制炭/炭复合材料 (C/C) 经不同温度石墨化处理后的磁电阻特性。结果表明:实验材料磁电阻于各位向 (0°~180°) 均相等,且石墨化处理温度越高,材料的磁电阻越大,外磁场强度、测量温度等因素不影响磁电阻-位向关系;在同一磁场强度下,石墨化处理温度高的材料磁电阻为正值,石墨化处理温度低时磁电阻为负值,且磁电阻与测量温度 (5~300K) 呈线性关系变化,高于一定测量温度后,磁电阻稳恒为0;磁电阻-测量温度曲线回归方程的斜率随热处理温度的增加而降低,且斜率-热处理温度的变化曲线与材料的晶面间距d₍₀₀₂₎随热处理温度的变化曲线形状类似;测量温度相同时,磁电阻随外加磁场强度的增大而增大,在低场强 (低于1.2×107A/m) 下,呈现二次函数关系,当场强高于1.2×107A/m,磁电阻-磁场强度关系为线性;不同场强下,随石墨化处理温度的提高,磁电阻也增大。      

C布预制体C/C复合材料磁电阻特性研究

C布预制体C/C复合材料试样经不同温度石墨化处理后,通过X射线衍射法标定其石墨化度,研究其磁电阻特性。结果表明:随着石墨化度的提高,C/C复合材料的磁电阻增大;石墨化度对C/C复合材料磁电阻-位向关系无影响,磁电阻-位向关系是材料本身的特性,不随石墨化度、磁场强度、测量温度等因素的变化而变化,实验用材料最大磁电阻出现在90°位向处;固定磁场强度,不同石墨化度试样的最大磁电阻随测量温度(5～300K)的增加线性降低;测量温度高于5K,外加磁场小于1.2T时,磁电阻随磁场强度的增大线性增大,场强高于1.2T后,磁电阻不再随磁场强度的增加而变化;测量温度在4.2K时,磁电阻随外加磁场的变化会出现量子化平台。     

短切纤维炭/炭复合材料磁电阻特性研究

研究了经不同温度下热处理后短切纤维模压预制体炭／炭复合材料样品的磁电阻特性。研究结果表明C／C复合材料的磁电阻一位向关系曲线的形状与C／C预制体结构有关，不同预制体结构的材料，磁电阻一位向关系曲线形状不同。C／C复合材料出现磁电阻恒为0的起始温度与材料的石墨化特性有很大关系。石墨化程度越高，材料的磁电阻越大，磁电阻达到0时的测量温度越高。研究发现，磁电阻一测量温度曲线回归方程的斜率随热处理温度的增加而降低，且斜率-热处理温度的变化曲线与材料d002随热处理温度的变化曲线形状类似。     

高温处理对炭/炭复合材料摩擦性能的影响

利用热梯度化学气相沉积工艺制备了炭/炭复合材料,研究了热处理温度对炭/炭复合材料石墨化度、硬度和摩擦性能的影响.结果表明:随着热处理温度的升高,炭/炭复合材料的石墨化度增加,石墨片层的间距d002逐渐减小,石墨微晶的厚度LC逐渐增大,炭/炭复合材料的硬度降低.随石墨化度的增加,有更多的石墨微品碎片参与摩擦而形成摩擦表面膜,这些石墨碎片会填充摩擦表面的犁沟,使凹凸不平的摩擦面变得平整光滑,从而使摩擦系数减小、刹车力矩降低,刹车时间延长.     

热处理温度对二维高导热炭/炭复合材料结构及热导率的影响（英文）

以高导热沥青基炭纤维布为增强体,中间相沥青为黏结剂,采用热模压成型及液相浸渍裂解工艺增密,并经高温石墨化处理制备二维高导热炭/炭复合材料。利用X射线衍射仪和透射电子显微镜对经不同温度处理后的沥青基炭纤维及二维高导热炭/炭复合材料的结构和形貌变化进行表征,并考察石墨化处理温度对复合材料热导率的影响。结果表明,随着热处理温度的升高,纤维及复合材料内部石墨微晶尺寸增大、取向度变好,纤维与基体间界面结合紧密、裂纹减少,而基体碳层间裂纹则呈扩大趋势。此外,二维高导热炭/炭复合材料的热导率随热处理温度的升高而线性增加,经3 000℃处理后,材料热导率高达443 W/m·K。     

不同测试位向下C/C复合材料磁电阻效应

对几种C/C复合材料在不同的测试位向(指外加磁场与材料某特定表面的夹角)下的磁电阻效应进行了研究。研究结果表明,C/C复合材料不同位向下的磁电阻大小不同,且不同结构、不同处理工艺的材料出现最大磁电阻的位向不同;已石墨化的材料各位向磁电阻均呈正值,未石墨化材料各位向的磁电阻为负值,但它们的绝对值都随测试温度的增高而线性降低;温度升高到一定值,一些材料的磁电阻为0不再变化;外磁场一定时,对同一材料各位向下磁电阻-温度曲线进行回归,所得回归方程斜率项相同,截距项不同;将各位向磁电阻排序发现,不同工艺和结构的材料位向序列不同;外加磁场强度的改变,只改变各位向磁电阻的大小,不影响位向序列。     

La0.67Sr0.33-xCuxMnO3的室温磁电阻效应

采用溶胶一凝胶(sol-gel)法制备了名义组分为La0.67Sr0.33-XCuXMnO3(x=0～0.33)的多晶样品,发现用Cu替代少部分Sr后样品的室温磁电阻比替代前的明显增大.在1.8T磁场作用下,当x＝0.15时,磁电阻峰值为27.7%,峰值温度为306K,当温度低于306K时磁电阻值随温度的升高而增大,当温度高于306K时磁电阻值随温度的升高而减小;当x＝0.1时,在295K-310K温度之间磁电阻值达19%左右,受温度影响很小;因此在提高了室温磁电阻值的同时,又提高了磁电阻的温度稳定性.这对于该类磁电阻材料的应用具有很大意义.     

热处理温度对热解炭及炭/炭复合材料力学性能的影响

以丙烷为气源,采用等温等压化学气相渗透技术制备了炭/炭复合材料,利用X射线衍射、偏光显微镜、扫描电镜、纳米压痕仪、三点弯曲法研究了热处理温度对热解炭以及炭/炭复合材料微观结构和力学性能的影响.微观结构观察显示随着热处理温度的升高,热解炭层间距减小,同时石墨化度提高;由于发生了局部应力石墨化,热解炭出现同心微裂纹,并且随热处理温度的升高裂纹的数量和宽度增加.纳米压痕测试表明,热解炭的纳米压痕行为是完全的弹性形变,完全卸载后热解炭表面没有残余压痕,但加载和卸载曲线没有重合而是存在一定的能量耗散,随着热处理温度的升高,热解炭的弹性模量增大.热处理后纤维强度降低,并且纤维与基体炭界面脱离,导致炭/炭复合材料的弯曲强度和模量下降.     

Fe3O4-PDMS纳米复合材料磁电阻特性及变化模型的研究

主要研究了复合材料磁电阻特性,提出了复合材料的制备方法,并测量了材料形貌、磁化特性、磁电阻随磁场的变化特性。结果表明,复合材料在环境磁场中能够产生磁电阻效应,其磁电阻特性受材料中分散的纳米颗粒的磁化特性所影响,并且复合材料磁电阻随着材料中纳米颗粒的分散浓度的增大而增大。根据磁场环境下复合材料中纳米颗粒之间沿磁场方向的相互作用以及聚合物材料的粘弹性,重点分析了该复合材料的磁电阻变化机理并提出了复合材料的磁电阻变化模型。随后,利用纳米颗粒的磁化数据以及PDMS的动力学参数进行了复合材料磁电阻变化特性的数值仿真,并将仿真数据与实测数据进行对比,对比结果显示该模型能够准确描述复合材料的磁电阻变化特性。     

一维高导热C/C复合材料的制备研究

以三种沥青作为基体前驱体, 实验室自制的AR中间相沥青基纤维为增强体, 通过500℃热压成型, 随后经炭化和石墨化处理制备出一维炭/炭(C/C)复合材料。研究了前驱体沥青种类和热处理温度对复合材料导热性能的影响, 并采用扫描电子显微镜和偏光显微镜对其石墨化样品的形貌和微观结构进行表征。结果表明; C/C复合材料在沿纤维轴向的室温热扩散系数和导热率均随热处理温度的升高而逐渐增大; 由AR沥青作为基体前驱体所制备的C/C复合材料具有更加明显的沿纤维轴向取向的石墨层状结构以及最好的导热性能, 其3000℃石墨化样品沿纤维轴向的室温热扩散系数和导热率分别达到594.5 mm²/s和734.4 W/(m·K)。     

化学气相渗透工艺制备C/C研究进展

总结了制备C/C的各种化学气相渗透方法,指出了其优缺点.缩短致密化时间、协调气相反应和表面沉积反应之间的竞争是快速致密化方法要解决的首要问题.介绍了热解炭的微观结构和石墨化度及其沉积机理的新发展.近期的研究集中在化学反应成分分析和数值模拟渗透过程上.展望了化学气相渗透研究的方向,探求热解炭沉积机理的必要性并指出了快速致密化方法是实现低成本、高效率制备高性能C/C的必由之路.     

C/ C坯体对 C/ C2Cu复合材料摩擦磨损行为的影响

采用无压熔渗方法制备炭纤维整体织物/炭2铜 (C/ C2Cu) 复合材料 , 在 MM22000型环2块摩擦磨损试验机上考察复合材料的摩擦磨损性能 , 利用扫描电子显微镜观察分析磨损表面形貌 , 研究 C/ C坯体对材料的摩擦磨损行为的影响及机制。结果表明 : 随着 C/ C坯体密度的增加 , 摩擦系数及 C/ C2Cu材料自身和对偶的磨损量均降低 ; 采用浸渍/炭化 ( I/ C) 坯体的 C/ C2Cu材料摩擦系数及自身和对偶件的磨损量均高于采用化学气相渗透(CVI) 坯体的试样; 摩擦面平行于纤维取向的试样摩擦系数低于垂直于纤维取向的试样 , 但磨损率较高。     

素坯密度对气相渗硅制备C/C-SiC复合材料结构与性能的影响

三维针刺碳毡经化学气相渗透(Chemical Vapor Infiltration,CVI)增密制备C/C素坯,通过气相渗硅(Gaseous Silicon Infiltration,GSI)制备C/C-SiC复合材料。研究素坯密度与CVI C层厚度及素坯孔隙率的变化规律,并分析素坯密度对C/C-SiC复合材料力学性能、热学性能的影响。结果表明:随着素坯密度增大,CVI C层变厚,孔隙率减小;C/C-SiC复合材料中残C量随之增大,残余Si量随之减小,SiC先保持较高含量(体积分数约40%),随后迅速降低,C/C-SiC复合材料密度逐渐减小,力学性能先增大后减小,而热导率及热膨胀系数降低至平稳。当素坯密度为1.085g/cm3时,复合材料力学性能最好,弯曲强度可达308.31MPa,断裂韧度为11.36MPa·m1/2。研究发现:素坯孔隙率较大时,渗硅通道足够,残余硅多,且CVI C层较薄,纤维硅蚀严重,C/C-SiC复合材料力学性能低;素坯孔隙率较小时,渗硅通道很快阻塞,Si和SiC含量少,而闭孔大且多,C/C-SiC复合材料力学性能也不高。     

Characterization of the thorium phosphate-hydrogenphosphate hydrate (TPHPH) and study of its transformation into the thorium phosphate-diphosphate (β-TPD)

The preparation of thorium phosphate-diphosphate (Th₄(PO₄)₄P₂O₇, TPD) was developed through the precipitation of thorium phosphate-hydrogenphosphate hydrate (Th₂(PO₄)₂(HPO₄)·H₂O, TPHPH) at 150–160 °C in closed PTFE container or in autoclaves. From EPMA analyses and SEM observations, the initial precipitate was single phase and multilayered. The behaviour of TPHPH (orthorhombic system with a = 21.368(2) Å, b = 6.695(1) Å and c = 7.023(1) Å) was followed when heating up to 1250 °C. It was first dehydrated leading to the anhydrous thorium phosphate-hydrogenphosphate (TPHP, orthorhombic system with a = 21.229(2) Å, b = 6.661(1) Å and c = 7.031(1) Å at 220 °C) after heating between 180 and 200 °C. This one turned progressively into the new low-temperature variety of TPD (called -TPD, orthorhombic system with a = 21.206(2) Å, b = 6.657(1) Å and c = 7.057(1) Å at 300 °C) correlatively to the condensation of hydrogenphosphate groups into diphosphate entities. These three phases (TPHPH, TPHP and -TPD) exhibit closely related 2D layered structures, therefore different from the 3D structure of the thorium phosphate-diphosphate (high-temperature variety). This latter compound, now called β-TPD, was obtained by heating -TPD above 950 °C. All the techniques involved in this study (XRD, Raman and IR spectroscopy, ¹H and ³¹P NMR) confirmed the successive chemical reactions proposed.     

Analysis of anisotropic in-plane corners

Singular behavior of the mechanical in-plane fields occurs at a laminate reinforcement patch corner due to the geometry and different material properties in the reinforced and non-reinforced domain, respectively. Adopting Lekhnitskii’s approach of the complex potential method, an asymptotic analysis of the mechanical fields is performed near laminate reinforcement patch corners. The mechanical in-plane fields at the two-dimensionally modeled interface corner can be determined in closed-form manner. Various configurations of interface corners are examined and their effect on the singular characteristics of the cross-sectional force field is studied. It is found that for a characterization of the singular behaviour of the in-plane forces each singular in-plane force term has to be considered and that the corresponding displacement modes are useful for understanding this behaviour.     

航空刹车材料应用及发展

本文介绍了航空刹车材料的发展历程,综述了航空刹车使用的粉末冶金材料、C／C复合刹车材料、C／C—SiC复合材料等摩擦制动材料的特点性能以及它们在航空刹车中的应用发展状况。通过分析和比较它们的性能优缺点,指出C／C-SiC复合刹车材料具有较好的适应性,能够满足航空刹车构件的要求,将取代现在使用的粉末冶金刹车材料和C／C复合刹车材料,成为新一代航空刹车材料。     

碳／碳复合材料在航空领域的应用研究现状

介绍了碳／碳复合材料在飞机刹车装置及航空发动机热端部件方面应用，研究的国内外状况，论述了目前研究中存在的总是及今后的研究发展方向。     

C/C复合材料在原子氧辐照下的结构性能演变

通过分析失重率、显微形貌变化讨论了原子氧辐照对C/C复合材料以及SiC基体改性C/C复合材料(C/C-SiC)的损伤机制; 并通过热膨胀系数(CTE)、热扩散率(TD)以及弯曲强度等性能的变化, 进一步讨论了原子氧辐照损伤对材料热物理及力学性能影响。结果表明, C/C复合材料受原子氧辐照损伤是物理化学综合作用, 属于冲击诱发-增强表面化学刻蚀; SiC组元表现出良好的抗原子氧侵蚀性能, 阻碍了原子氧向材料内部侵蚀, 但是SiC组元在更长时间辐照后出现机械破损; C/C复合材料在原子氧辐照下失重率呈线性增加, 而C/C-SiC复合材料失重率小于C/C复合材料且增长幅度越来越小; C/C复合材料和C/C-SiC复合材料的整体结构性能在辐照损伤后发生了一定变化。     

前驱体对C/C复合材料的致密化和性能的影响

研究了分别以甲烷和丙烯为前驱体对制备C/C复合材料的新型ICVI工艺致密化速率及组织结构和力学性能的影响.考察了密度与致密化时间之间的变化规律和密度分布,采用偏光显微镜和扫描电镜观察材料的组织结构和试样的断口形貌,利用三点弯曲实验测定材料的弯曲强度.实验结果表明:在致密化时间100h前,以甲烷为前驱体,C/C复合材料的致密化速率比丙烯为前驱体时低,100h后致密化速率发生逆转;以甲烷为前驱体所得C/C复合材料的密度梯度小,组织结构为粗糙层,弯曲强度为250.87MPa,模量为29.29GPa;而以丙烯为前驱体所得C/C复合材料的密度梯度大,组织结构为光滑层,弯曲强度为102.75MPa,模量为11.42GPa.因此,相对而言甲烷作为制备C/C复合材料的前驱体优于丙烯.     

C/C复合材料石墨化度P1模型的表征及测定

C/C复合材料的石墨化度反映了材料中碳结构与理想石墨晶体结构的接近程度,并且是影响其性能的一个重要结构参数,石墨化度P1是一种能够比较准确地表示碳材料石墨程度结构的参数,本文利用P1的基本原理,编制了相应的计算程序,通过X光衍射（XRD）分析,计算了不同热处理温度C／C复合材料石墨化度P1,结果表明它可以较好的表征C／C复合材料的石墨化程度,并进一步讨论了热处理温度（HTT）与石墨化度的关系。