硼酸对炭纤维及C/C复合材料导热性能的影响

在预制体炭纤维预石墨化前对其进行硼酸处理,研究硼酸对炭纤维性能,C/C复合材料导热率的影响及其作用机理。结果表明：硼酸通过高温热处理过程所分解的硼对炭纤维起到了有效的催化石墨化作用,显著提高炭纤维的石墨化性能,改善炭纤维的表面状态,从而有效地促进CVI过程中炭纤维表面沉积较高织构热解炭。通过对炭纤维以及热解炭微观炭结构的调整,硼酸的添加可有效地提高C/C复合材料的导热性能。     

一种自焙炭块的导热系数

利用激光脉冲法、铜卡量热计法和浸渍法分别测定了不同石墨化度的自焙炭块的热扩散系数α、恒压比热容ｃｐ和体积密度Ｄｂ,并据λ＝Ｄｂｃｐα求出２００～１１００℃该炭块的导热系数λ。结果表明：原始自焙炭块的λ值随温度升高而增大,这可能是由于测试过程中石墨化度随温度升高而明显增加,且λ值与石墨化度成正比所致;恒温下,λ值随石墨化度增加而增大;在石墨化度较高时,λ值随温度升高而稍有降低。当石墨化度在０．７以上时,国产自焙炭块的λ值接近美国ＵＣＡＲ炭砖的值     

石墨化处理对三维针刺C/C复合材料力学性能的影响

以T700碳纤维三维针刺整体毡为预制体,利用高压液相浸渍-碳化周期循环致密工艺制备三维针刺中间相沥青基C/C复合材料.用XRD、SEM及力学性能测试研究了三维针刺C/C复合材料的微观结构与弯曲断裂机制.结果表明:随着浸渍-碳化次数的增加,三维针刺C/C复合材料的密度、抗弯强度和杨氏模量逐渐增大,石墨化处理使三维针刺C/C复合材料的石墨层间距减小,石墨化度提高.经2800 ℃石墨化处理后,三维针刺C/C复合材料中纤维与基体间界面结合减弱,复合材料的抗弯强度减小并表现出韧性断裂特征.     

炭/炭复合材料石墨化度的XRD均峰位法测定

采用XRD平均峰位法测定了4种C/C复合材料的石墨化度。 研究结果表明： 用平均峰位法测定C/C复合材料的石墨化度具有简便可靠、 区分度高的优点。 当C/C复合材料中炭纤维的含量低于基体炭含量时, 难石墨化的炭纤维对C/C复合材料XRD谱线低角度一侧的线形有一定影响, 但对最终的测量结果影响不大。     

炭／炭复合材料导热系数影响因素的研究

研究了影响炭／炭复合材料导热系数的主要因素：炭纤维取向,热处理温度和CVD热解炭的结构,结果表明,在炭／炭复合材料中,影响炭／炭复合材料导热系数的主要因素是CVD热解炭结构;以RL结构为主的CVD热解炭,导热系数高,热处理温度对材料导热系数的影响不及CVD热解炭的微观结构对其的影响。     

含孔隙及界面热阻的复合材料有效导热系数

以最小热阻力法则及比等效导热系数法,通过修正串-并联模型,建立含界面热阻的固-固相复合材料等效导热模型,将固-固相复合材料转换为导热系数为等效热导率的单相固体材料,再利用含孔隙的单相材料导热系数模型推导含孔隙和界面热阻的复合材料有效导热系数。计算含孔隙及界面热阻的复合材料的有效导热系数并讨论气孔、分散相的含量及颗粒尺寸对其有效热导率的影响。将有效导热系数的理论值与相关实验数据进行比较。结果表明两者吻合较好,证明公式的准确性。     

C/C复合材料焊接研究现状

总结了C/C复合材料的国内外焊接现状,主要分为C/C复合材料间的焊接及C/C复合材料与钛合金、高温合金等其它材料的焊接。C/C复合材料焊接方式以钎焊为主,也有用扩散焊接和其它焊接方式。归纳了C/C复合材料焊接面临的主要问题及解决方法,同时对C/C复合材料的焊接未来发展做了展望。     

C/C复合材料表面铱涂层的研究

采用双辉等离子技术分别在抛光、氧化和高温热处理的C/C复合材料表面制备贵金属铱涂层。C/C复合材料和铱涂层的表面微观结构通过扫描电镜观测。结果表明:在抛光的C/C复合材料表面获得沉积较好、覆盖良好的铱涂层,但铱涂层表面出现微裂纹。微裂纹出现是由于较高沉积温度下涂层与基体之间的热膨胀系数不匹配导致的。氧化和高温热处理的C/C复合材料基体表面出现较大间隙和缺陷,铱涂层没能完全覆盖其表面,需多次沉积填满这些缺陷。     

混杂C/C复合材料的烧蚀性能

利用等离子体火炬为高温热源,研究了混杂C/C复合材料的烧蚀性能.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,而碳纤维的抗热化学烧蚀特性则明显优于碳基体.     

C/C复合材料高温抗烧蚀涂层的研究进展

C/C复合材料在高温燃气高速冲刷环境中的严重氧化烧蚀限制了其在航空航天等领域的广泛应用,采用抗烧蚀涂层技术是目前提高该材料高温抗烧蚀性能的有效方法。综述了近年来国内外C/C复合材料高温抗烧蚀涂层在玻璃涂层、金属涂层、陶瓷涂层等体系方面的研究进展,总结并评价了C/C复合材料抗烧蚀涂层的抗烧蚀性能测试技术及其研究成果,提出了C/C复合材料高温抗烧蚀涂层在未来研究中潜在的重点发展方向。     

不同热处理温度下炭/炭复合材料的制动摩擦性能

在MM-1000摩擦试验机上, 对一种针刺毡结构的炭/炭（C/C）复合材料在不同热处理温度下的摩擦磨损性能进行了测试,  并对摩擦表面进行了光学形貌观察;采用X射线衍射技术测试了其在不同热处理温度下的石墨化度, 并对石墨化度与材料的摩擦性能之间的关系进行了探讨。结果表明： 随着热处理温度升高, 针刺毡结构的炭/炭复合材料的石墨化度提高, 摩擦磨损性能也相应发生变化,即摩擦因数开始随热处理温度升高而增大, 到2300℃时出现峰值,线性磨损和质量磨损则在2200℃时出现峰值, 氧化磨损则随热处理温度升高而下降。 石墨化度对材料的摩擦磨损性能有一定影响, 合理控制石墨化度可以得到理想性能的材料,对本研究所用的C/C复合材料其最佳的热处理温度2300℃。     

热压烧结制备石墨/铜复合材料的热性能研究

以天然鳞片石墨粉和纯铜粉为原料,通过真空热压烧结制备高导热石墨/铜复合材料,研究了石墨在复合材料中的排列以及石墨含量对该复合材料热导率和热膨胀系数的影响.结果表明:该复合材料中石墨层片状结构定向排列,x-y向与z向性能有明显各向异性.在烧结温度为900℃,热压压力为80 MPa时,该复合材料热膨胀系数随石墨含量的增加而减小;当石墨含量质量分数在40％以内时,铜与石墨结合紧密,该复合材料致密度达98％以上,x-y向热导率变化不大,z向热导率逐渐减小;当石墨质量分数为40％时,该复合材料x-y向热导率最大,达378W/(m·K).     

石墨化率不同的自焙炭块的热膨胀①

采用精密垂直拉杆膨胀仪在14~1000℃范围内测量了具有不同石墨化率的自焙炭块的相对热伸长量,并由此获得了热线膨胀系数α。结果表明:石墨化率一定时,α值在较低温度下随温度升高而增加,在较高温度下,α值随温度变化不明显;恒温时,石墨化率越高,α值越低。讨论了单位热应力下的弹性模量概念。     

表面镀钨层对金刚石/铜复合材料热导率的影响

采用真空微蒸发-扩散镀技术,在金刚石表面镀覆不同厚度的钨层,并结合真空熔渗法制备金刚石铜复合材料。通过X射线衍射分析镀覆层相结构,采用扫描电镜观察镀覆层表面微观形貌和复合材料中金刚石与铜界面结合形貌,分析金刚石表面镀钨层组织、结构及厚度对金刚石/铜复合材料热导率的影响。结果表明:金刚石表面镀覆钨能改善与基体的润湿性;随着镀覆层均匀性和厚度增加,复合材料热导率先增加后减小;完整均匀的镀覆层可以获得较高界面热导。     

Rapid chemical vapor infiltration of C/C composites

With liquid petrol gas (LPG) as carbon source, carbon felt as porous perform and hydrogen as diluent, C/C composites were fast fabricated by using a multi-physics field chemical vapor infiltration (MFCVI) process in a self-made furnace. A set of orthogonal experiments were carried out to optimize parameters in terms of indices of density and graphitization degree. The results show the optimal indices can be achieved under the conditions of temperature 650 °C, LPG concentration 80%, gas flux 60 mL/s, total pressure 20 kPa, infiltration time 15 h. The verification experiment proves the effectiveness of the orthogonal experiments. Under the optimal conditions, the graphitization degree of 75% and bulk density of 1.69 g/cm are achieved with a uniform density distribution. At the same time, a new structure is obtained.