正丙醇ICVI制备C/C复合材料的组织结构及力学性能

以正丙醇为前驱体,N2为载气和稀释气体,采用等温化学气相渗透(ICVI)工艺,沉积温度为1050、1100、1150℃,压力为6kPa,对初始密度为0.43g/cm3的2D针刺炭毡进行致密化,沉积96h制备出表观密度分别为1.64、1.68和1.69/cm3的C/C复合材料.考察了密度随沉积时间的变化规律,利用三点弯曲测试了材料的弯曲强度,采用偏光显微镜、扫描电子显微镜观察了材料的组织结构和断口形貌.结果表明:以正丙醇为前驱体,采用ICVI工艺在1050和1150℃下制备的试样组织为高织构和中织构的混合组织,1100℃制备的试样基体组织为均一的高织构,其弯曲强度可达199.24MPa.在本实验条件下,并未发现正丙醇中的氧元素在高温下对炭纤维的腐蚀作用,正丙醇可以作为前驱体制备高性能C/C复合材料.     

浸渍用锆改性酚醛树脂的制备与表征

采用苯酚、甲醛、八水氧氯化锆、乙酰丙酮等为原料,乙醇为溶剂,在氢氧化钠催化下制备了可溶于乙醇的锆改性酚醛树脂,用于浸渍裂解工艺制备碳化锆改性碳/碳复合材料;采用FT-IR,XPS,TG对所合成树脂的结构、成分、热性能进行了表征,采用XRD对热处理后的物相进行了分析。结果表明:改性树脂中的锆通过Zr-O或Zr-O-C键与苯环相连,锆的质量分数可达15.92%,树脂的最大热解温度约为580℃。随着锆含量的增加,改性树脂的热解温度降低,热解速率加快,850℃时残碳率为60%;不同锆含量改性树脂1500℃热处理后均转化为ZrO2和ZrC,且随着树脂中锆含量的升高,产物中ZrO2的相对含量有升高的趋势。     

压-压疲劳加载对2D-C/C复合材料导热性能的影响

对二维编织炭/炭复合材料(2D-C/C复合材料)进行压-压疲劳试验,疲劳加载条件分别为应力水平1000 N、2000 N和3000 N,循环周次为10~4、1×10~5、3×10~5次时,并测试其疲劳加载前后试样的导热性能,研究了压-压疲劳加载对其导热性能的影响.结果表明,压-压疲劳加载没有改变2D-C/C复合材料试样的热扩散系数随温度升高而减小以及比热容随温度升高而增大的基本规律,但是压-压疲劳加载使其热导率、热扩散系数随着应力水平和循环周次的增大而降低,而其比热容的变化较小.在压-压疲劳加载过程中,2D-C/C复合材料疲劳损伤的产生和积累导致其导热性能降低.     

C/C复合材料孔隙分形表征与弯曲强度计算

采用热梯度化学气相渗透工艺(TCVI)制备了11组不同表观密度的热解碳基C/C复合材料,从每组C/C复合材料上分别截取4个试样进行弯曲强度实验。采用偏光显微镜(PLM)分析了材料的孔隙结构,并利用计盒法求出了图像中孔隙的分形维数。在此基础上利用分形理论表征C/C复合材料的孔隙结构,建立了相同增强预制体及致密化方法制备的C/C复合材料的弯曲强度分形计算模型。计算结果与实验值吻合较好,表明本研究提出的模型具有可行性。     

脉冲FCVI制备炭/炭复合材料的氧化行为

采用脉冲强制流动热梯度化学气相渗透工艺(IFCVI)制备了炭/炭复合材料(C/C复合材料),利用等温氧化实验对C/C复合材料在不同温度(673～1173 K)条件下的氧化行为进行了研究,并借助于扫描电子显微镜观察了C/C复合材料的氧化形貌.实验结果表明:C/C复合材料的基体在氧化反应中优先氧化,氧化反应速率随温度的升高而增大;在高于或低于临界温度973 K时,C/C复合材料的氧化反应分别受2种不同机制控制,其反应活化能分别为1.29×105 J/mol和2.94× 104 J/mol.     

高压浸渍-碳化制备沥青基碳/碳复合材料的组织与性能

以１ＫＰＡＮ基高强纤维为增强体,以调制中温煤沥青为基体的前驱体,采用高压浸渍－碳化工艺制备出了不同碳化压力状诚下的沥青基碳／碳复合材料。通过对所得碳／碳复合材料制件的弯曲性能试验及显微组织分析表明,材料的力学性能与碳化压力、密度、显微组织结构及界面结合状态有比较密切的联系。材料的断裂形式有韧性断裂、脆性断裂或它们的混合断裂形式,其密度和显微结构不同,表现出的断裂形式也不同,在制件的断面形貌上则表现     

FeSO4·7H2O粉末在炭布上原位催化生长多壁碳纳米管

在1100~1200℃温度范围内,于炭纤维布上原位合成多壁碳纳米管。采用扫描电镜、透射电镜、拉曼光谱等手段对样品进行表征。结果表明,所制碳纳米管为多壁管,管端可见小球,生成物呈列线生长,生长方向基本垂直于基底,管壁少有杂质和缺陷,结晶度较高。反应温度、反应时间对产物的结构与形态均有一定影响。原位生成碳纳米管的数量和形态与基底的大小、形状有关,可通过调节反应温度和反应时间加以控制。     

碳/碳复合材料快速CVI致密化技术研究进展

综述了快速化学气相渗透技术在国内外的研究现状,指出并分析了应着重解决的一些问题与不足。简要概述了几种快速致密化技术的模拟研究进展。     

ZrC改性碳/碳复合材料的氧化及烧蚀行为

采用ZrOCl2·8H2O为改性添加剂前驱体,利用Zr与碳基体之间的原位反应制备了ZrC改性碳/碳(C/C)复合材料。借助热分析和氧乙炔烧蚀试验,研究了所得试样的抗氧化和抗烧蚀行为;用X射线衍射仪和扫描电子显微镜检验观察了改性前后C/C复合材料的烧蚀形貌和Zr的存在形式。结果表明:ZrC颗粒尺寸细小,在试样中分布均匀;改性C/C复合材料质量烧蚀率比改性前降低了43.6%。     

CLVI制备C/C复合材料的微观结构及力学性能研究

采用快速化学液相气化渗透法制备了碳/碳复合材料,沉积温度为850-1400℃,系统压力约0.1MPa.利用偏光显微镜及扫描电子显微镜观察了基体热解碳的微观组织结构及断口形貌特征;针对该技术特殊的致密化环境,研究了三种类型热解碳的形成条件及沉积过程;观察结果表明:粗糙层热解碳以层状方式生长,生长层面为曲面形状,热解碳微观结构呈现出锥形生长特征;同时测定了材料的力学性能,发现材料破坏形式属于剪切-拉伸的复式破坏,但拉伸破坏为主导形式,材料的纤维/基体粘结强度较高,薄弱环节是层间结合部位.