低压化学气相沉积制备ZrC涂层：原位溴化工艺

本研究设计了一种溴化装置,用于合成并稳定控制ZrBr4蒸汽的流量。采用低压化学沉积技术,以Zr-Br2-C3H6-H2-Ar为体系,1200°C在石墨基底上制备了ZrC涂层。研究了气体组分(源气C/Zr比)对ZrC涂层微观形貌及生长机制的影响。源气C/Zr比为1.5时,涂层的沉积过程为由表面反应机制为主,ZrC涂层较为疏松。源气C/Zr比为0.5~1时,扩散动力学是涂层的主要生长机制,所制备的ZrC涂层具有致密均匀ZrC涂层,并沿(200)晶面择优取向。同时,源气C/Zr比为0.5时,制备的ZrC涂层无自由碳存在并具有近化学计量比。     

三维碳化硅纤维增强碳化硅基复合材料的研究

采用结构为(PyC/SiC)n的多层复合模式的界面层,依次用化学气相渗透法和先驱体转化法相结合的增密工艺制备出三维Nicalon-SiCf/SiC陶瓷基复合材料.所研制的材料具有较高的强度,而且表现出优异的韧性和类金属材料非灾难性断裂特征.复合材料的主要性能指标为:体积密度2.42 g/cm3,弯曲强度530 MPa.     

掺杂钛催化机理及其再结晶石墨导热性能的研究

用煅烧石油焦作填料、煤沥青作粘结剂、钛粉作添加剂,采用热压工艺制备了一系列不同质量配比的掺杂钛再结晶石墨.考察了不同质量配比的添加钛对再结晶石墨的热导率、抗弯强度的影响以及微观结构的变化.实验结果表明,与相同工艺条件下制备的纯石墨材料相比较,掺杂钛再结晶石墨的热导率、抗弯强度均有较大的提高.室温下,RG-15再结晶石墨的层面方向热导率可达424W/(m·k),抗弯强度可达50.2MPa.微观结构分析表明,少量的掺杂钛,即可使材料达到很高的石墨化度;过多的钛掺杂量不利于材料的热导率以及抗弯强度;原料中掺钛量为15wt％时,再结晶石墨的微晶发育以及排列程度最好,此材料的石墨化度为96.4％,微晶参数La为306nm.XRD物相分析表明,钛元素在再结晶石墨中以碳化钛的形式存在.钛对再结晶石墨制备过程的催化作用可以用液相转化机理来解释.     

基体改性对SiC/SiC复合材料高温抗氧化性能的影响

采用先驱体浸渍-裂解工艺结合三种基体改性方式制备了SiC/SiC复合材料,通过形貌分析和力学性能测试,分析了基体改性对Si C/SiC复合材料高温抗氧化性能的影响。研究表明,经1200℃静态空气氧化100h后,三种基体改性的复合材料弯曲强度几乎没有下降,氧化200h后,弯曲强度保留率均可达到80%;氧化300h后,复合材料内部结构没有氧化现象,表面区域界面层的氧化程度降低。改性基体中的B元素氧化生成液相封填SiC涂层表面,延缓了SiC涂层的氧化进程,并阻止氧化介质进入复合材料内部,保护纤维和界面层,从而使SiC/SiC复合材料的长时静态高温抗氧化性能明显提高。     

聚酰亚胺基碳纤维的开发

介绍了作为碳纤维前驱体的聚酰亚胺 (PI)纤维的组成、分子结构和特性 ;叙述了 PI原丝的碳化和石墨化过程。并讨论了 PI基碳纤维在产业发展中将起的重大作用。     

界面层对三维机织角联锁SiCf/SiC复合材料断裂韧性的影响

为探究界面层对SiC_f/SiC复合材料性能的影响,选用国产第3代SiC纤维,通过先驱体浸渍裂解工艺制备了热解碳(PyC)、热解碳/碳化硅(PyC/SiC)、氮化硼(BN)、氮化硼/碳化硅(BN/SiC)4种界面层的三维机织角联锁SiC_f/SiC复合材料。在此基础上,结合声发射技术对复合材料进行常温断裂韧性测试,并利用扫描电镜对其细观损伤模式进行评价。结果表明：界面层对三维机织角联锁SiC_f/SiC复合材料的断裂强度和断裂韧性有强决定作用,但对其初始模量没有太大的影响;以PyC层为主界面层的试样具有良好的断裂韧性,试样P-SiC_f/SiC和P/S-SiC_f/SiC的断裂韧性分别为13.99和16.93 MPa·m^1/2,而试样B-SiC_f/SiC表现出强界面结合,具有最低断裂韧性6.47 MPa·m^1/2;但在界面引入SiC层后,试样B/S-SiC_f/SiC的断裂韧性显著提高至15.81 MP...     

连续碳化硅纤维增强碳化硅陶瓷基复合材料研究进展

碳化硅纤维增强碳化硅陶瓷基(SiC/SiC)复合材料具有轻质、耐高温、抗氧化的优异特性,在航空领域,如航空发动机的热端构件、高温结构功能一体化构件,航天及空天飞行器热防护结构部件、动力系统热端部件等领域具有广泛的应用前景,受到美国、欧洲、日本等国研究人员的广泛关注。本文从组成、制备工艺、加工工艺和考核应用等方面,综述了SiC/SiC复合材料的国内外研究进展,并指出了目前面临的问题和机遇。     

PFA基GC的结构表征-XPS分析

采用Ｘ射线光电子能谱（ＸＰＳ）研究了聚糠醇（ＰＦＡ）制备玻璃炭（ＧＣ）过程中的元素组成、相对含量以及表面含氧官能团的类型,结果表明：ＰＦＡ基ＧＣ的主体元素组成为Ｃ、Ｏ（Ｈ除外）。其中Ｃ元素大多以类石墨碳形式存在,表面含氧基团以羟基、 基为主并伴有一定数量的羰基、羧基、酯基等。     

PIP法制备陶瓷基复合材料构件的弯曲性能研究

采用先驱体转化工艺(PIP)制备三维炭纤维增强碳化硅陶瓷基复合材料(3D-Cf/SiC)构件。通过三点弯曲强度方法分析构件材料的弯曲性能及破坏规律。研究表明:采用三维炭纤维编织的陶瓷基复合材料构件,其复合材料基体的主要成分为β-SiC,材料具有较高的弯曲性能,可达511MPa,构件材料与采用同种PIP工艺制备的3D-Cf/SiC陶瓷基复合材料相比较,强度降低26.4%,这可能是由制备的构件其致密度较低以及后续加工等因素所致。3D-Cf/SiC陶瓷基复合材料在弯曲断裂过程,材料纤维与纤维束被大量拔出,表现出类似金属的较好假塑性断裂特征。     

三维六向编织SiCf/SiC复合材料的力学行为及其损伤机制

为解决陶瓷基复合材料在服役过程中因拉伸和弯曲导致的失效问题,以三维六向编织SiC_f/SiC复合材料为研究对象,分析了受力过程中复合材料力学行为与纤维及结构的联系机制。采用微计算机断层扫描技术获得材料结构及孔隙的三维图像,对复合材料纵向和横向进行拉伸、弯曲性能测试,并阐明其损伤机制。结果表明:复合材料呈现明显的各向异性特性,纵向拉伸强度和弯曲强度分别是横向的10.37、5.06倍;复合材料不同方向受力的损伤模式不同,拉伸载荷下纵向试样裂纹沿着六向纱呈Z字形扩展,而横向试样裂纹沿着编织轴向扩展,最终导致拉伸破坏;弯曲载荷下裂纹沿着厚度方向扩展,并最终导致纵向及横向试样的韧性断裂,且纵向韧性优于横向。