细编穿刺C/C 复合材料不同层次界面特性研究

针对细编穿刺C/C 复合材料中单丝/碳基体和纤维束/碳基体不同层次界面结构特性, 分别设计、建立了表征这两个层次界面结合性能的原位顶出仪, 并将界面结合性能与C/C 复合材料层间剪切强度测试进行了比较。利用该原位技术, 研究了不同工艺参数条件下C/C 复合材料这两个层次界面结合性能的关系, 并讨论了它们对C/C 复合材料拉伸强度的影响。表明: 本文中所建立的单纤维和整束纤维顶出技术可用于定量表征C/C 复合材料的不同层次界面粘合性能。不同层次界面结合状态在一定程度上对材料宏观力学性能的影响是不同的。     

掺杂难熔金属碳化物对炭/炭复合材料烧蚀微观结构的影响

详细分析和比较了3D炭／炭复合材料及其添加难熔金属碳化物的试样在三种烧蚀条件下的烧蚀结果、微观结构及形貌。SEM观察结果显示，纤维与基体间的界面优先烧蚀现象对纯炭／炭试样是普遍存在的，相反，对难熔金属碳化物掺杂的炭／炭试样而言，纤维却总是优先被烧蚀；纤维单丝相对基体优先烧蚀越明显，材料宏观烧蚀率越大。对纯炭／炭试样烧蚀表层区的TEM观察结果表明，在烧蚀过程中炭纤维和基体炭均发生明显的微观结构变化，具体表现为炭纤维的微晶尺寸显著长大，而基体炭原有层片区则出现柱状炭。烧蚀测试条件对材料宏观和微观形貌及烧蚀机理都有影响：     

双机重联技术在井下直线往返式运输平巷中的应用

矿井机车运输效率直接影响矿山的生产效率。以会泽矿业分公司井下运输为工程背景,分析了双机重联技术在井下直线往返式运输平巷中应用面临的问题,提出了技术改造措施。围绕遥控装矿、单人操作串车、自动卸矿3个环节,结合现场工况条件,优化调整平巷架空线、轨道等硬件设施,增设遥控控制、无线通信技术等设备设施。通过系统的优化改造,实现了双机重联技术在井下直线往返式运输平巷中的成功应用,最大限度地发挥了机车牵引运行效率,有效降低了运输成本。     

烧蚀过程中C/C复合材料的结构演变

利用SEM和TEM考察了3D C／C复合材料在电弧加热器上烧蚀后的材料表层显微组织结构变化。发现炭纤维和基体炭中的石墨微晶经过烧蚀后都得到了明显的发展。在距烧蚀表面几个纳米的深度范围内形成了高度取向的带状石墨织构，同时，在带状织构中间也形成了许多孔洞和缝隙。在距烧蚀表面几个微米的深度形成了卷曲柱状结构，在这些柱状结构周围有许多缺陷。在纤维和基体炭的界面区域，靠近纤维一侧形成了带状织构，且织构间的缝隙变大。     

超高温本体抗氧化碳／碳复合材料研究

通过向碳／碳复合材料基体中掺杂难熔金属化合物,研制出了一类集碳／碳材料优异的高温力学、热物理性能和超高温陶瓷材料非烧蚀性能于一体的超高温本体抗氧化碳／碳复合材料。攻克了难熔金属化合物在复合材料中分布以及组元与碳纤维反应控制关键技术,提高了复合材料的力学性能。静态和动态高频等离子风洞超高温本体抗氧化试验表明,在驻点温度达到2500℃,600s烧蚀后烧蚀量仅为碳／碳复合材料的1／5,给出了超高温本体抗氧化碳／碳复合材料氧化烧蚀抑制机理。     

MC-C-O体系在超高温条件下相平衡的热力学分析

从热力学角度出发,采用工程数学软件Matlab计算出了在涉及超高温(2073 K以上)范围的宽温域内一些典型过渡金属碳(硼)化物与氧反应的△GO,以及相应的平衡氧分压;在此基础上绘制了2500 K时ZrC-ZrO2体系和SiC-SiO2体系的氧化物蒸气压图以及界面蒸气压随温度的变化曲线.依据上述热力学数据,可以了解不同碳化物的氧活性和平衡氧分压随温度的变化规律,以及ZrC-ZrO2和SiC-SiO2体系氧化物蒸气压特别是界面蒸气压的大小,对于深入了解改性C/C复合材料和超高温陶瓷的超高温氧化行为,特别是对于改性C/C复合材料中有效的抗氧化添加剂的选择有理论指导意义.     

难熔金属碳化物ZrC对树脂基炭微观结构的影响（英文）

在微纳观尺度,利用SEM、TEM和HR-TEM观察了难熔碳化物(ZrC)和树脂基炭经2 500℃以上高温处理后的显微组织结构。结果表明:ZrC颗粒表面包裹了一层取向和生长良好的石墨微晶炭过渡层。其中炭过渡层中晶体的层间距d002为0.3375nm,而没有包裹ZrC颗粒的树脂基炭仍然是各向同性结构。结合选区电子衍射结果可知,ZrC颗粒在高温下对树脂基炭有催化石墨化和诱导石墨化效应。     

超高温本体抗氧化碳/碳复合材料研究

通过向碳/碳复合材料基体中掺杂难熔金属化合物,研制出了一类集碳/碳材料优异的高温力学、热物理性能和超高温陶瓷材料非烧蚀性能于一体的超高温本体抗氧化碳/碳复合材料。攻克了难熔金属化合物在复合材料中分布以及组元与碳纤维反应控制关键技术,提高了复合材料的力学性能。静态和动态高频等离子风洞超高温本体抗氧化试验表明,在驻点温度达到2 500℃,600 s烧蚀后烧蚀量仅为碳/碳复合材料的1/5,给出了超高温本体抗氧化碳/碳复合材料氧化烧蚀抑制机理。     

掺杂难熔金属碳化物对炭/炭复合材料烧蚀机理的影响

通过对炭／炭复合材料（C／C）和添加难熔金属碳化物炭／炭复合材料（C／C＋MC）的微观结构对比分析，研究了二者在电弧加热器上的烧蚀机理。结果表明，难熔金属化合物（MC）在烧蚀过程中进入到距表层几个微米之内的纤维和基体炭微晶内，明显影响了相邻微晶的形貌。MC的存在，一方面，加大了机械剥蚀等力学因素引起的质量损失，增大了试样表面粗糙度，从而进一步加重了烧蚀；另一方面，MC具有降低碳的升华总量的效应。从综合效应来看，C／C＋MC复合材料的烧蚀速率比C／C复合材料高。     

高性能针刺碳/碳复合材料的制备与性能

为获得高性能针刺碳/碳复合材料, 拓展其应用领域, 通过优化针刺工艺参数, 设计并研制了不同结构参数的针刺预制体。采用沥青高压致密化工艺将针刺预制体制备成一系列针刺碳/碳复合材料, 研究了针刺碳/碳复合材料的微观结构、力学性能和热物理性能。结果表明, 针刺预制体的针刺深度、针刺密度以及短/长纤维配比等对碳/碳复合材料的力学性能和热物理性能影响显著。当针刺深度为12 mm、针刺密度为22针/cm ²、短/长纤维比例为1.0 : 4.8时, 针刺碳/碳复合材料表现出优良的综合性能, 拉伸、压缩、弯曲、面内剪切和层间剪切强度分别达到207、228、285、54和28 MPa。