碳／碳复合材料的性能和应用进展

碳／碳（C／C）复合材料是以碳为基体,碳纤维增强的复合材料,具有高比强度、高比模量、耐高温、耐腐蚀、耐疲劳、抗蠕变、导电、传热和膨胀系数小等一系列优异性能,既可作为结构材料承载重荷,又可作为功能材料发挥作用。同时,碳／碳（C／C）复合材料是一种能在超高温条件下工作的高温结构材料,所以在航空航天领域具有广阔的应用前景。本文综述了碳／碳（C／C）复合材料的制备相应力学、热学性能,化学性能和其在各领域的应用进展。     

日本碳／碳复合材料的现状与进展

本文从原材料、工艺、性能到应用，概述了日本有关研究机构对碳／碳复合材料的研究情况。     

陶／碳材料自愈合抗氧化

碳材料以及碳／碳复合材料，是一种在高温下使用仍具有优良性能的结构材料。但是在高温下，如超过500℃，它却因易于被氧化而受到限制，仅能用于非氧存在的惰性环境之中。因此，人们对碳材料及碳／碳复合材料在高温下的抗氧化性保护产生了极大兴趣，并发现了具有较好保护性的硼硅酸盐玻璃。本文对此进行了研究，并对羊干、熔块对形成硼 硅酸盐的膜的影响作了实验。     

碳/碳复合材料表面软复合磷酸钙层

为改进碳／碳复合材料的生物活性，发展了表面软复合磷酸钙层的制备工艺。首先在碳／碳复合材料表面通过离子束辅助沉积技术形成的钛镀层，然后经浓碱液处理后呈多孔网状，该网状结构可在模拟体液（SBF）中诱导沉积出生理磷灰石层，从而在碳／碳复合材料表面形成软复合磷酸钙层。所获得的软复合磷酸钙层厚度约为8μm ，结晶结构为羟基磷灰石，但其Ca,P摩尔比n(Ca)/n(P)低于1．67。     

抗氧化碳／碳复合材料

详细地叔述了氧化碳/碳材料的制备、性能与应用。分析了抗氧化机制,指出,无论用硼酸盐浸渍还是用SiC涂层防氧化,其基本原理都是氧化后在碳/碳材料表面上形成一层完整的、致密的玻璃膜,这层膜抗挥发温度的高低就限定了它的使用温度。     

碳／陶复合材料原位制备技术进展

介绍了化学气相沉积、原位热压、熔体浸渍、自蔓延高温合成等原位制备碳／陶复合材料的技术,展望了碳／陶复合材料的应用和发展前景。     

表面处理对碳/酚醛材料层间性能影响的研究

本文分别研究了在有氧与无氧状态下表面处理对碳／酚醛材料界面特性的改善，尤其是在高温环境下的变化。通过扫描电镜(SEM)、电子能谱(XPS)研究了不同状态处理下的碳布，测试了碳／酚醛复合材料的剪切强度。研究表明，在500～600％有氧状态下处理的碳／酚醛材料层间性能最佳。     

预氧化聚丙烯腈（PAN）纤维制造的碳／碳复合材料

采用不同表面宫能团的预氧化聚丙烯腈（PAN）纤维作为增强体，以酚醛树脂和煤沥青分别为基体材料制成的碳／碳复合材料已经开发出来了。树脂基复合材料的热解行为表现为：横截面收缩以及分别为18－24％和32－40％的重量损失，这取决于预氧化PAN纤维表面所含表面宫能团的数量。经1000℃热处理，树脂基复合材料的弹性强度和弹性模量分别在11．0－30MPa和30－50GPa范围内，而煤沥青基复合材料则在35－55MPa和30－50GPa范围内。经过石墨化（2700℃）处理后，树脂基复合材料的机械性能改变不大（复合物变脆），但煤沥青基复合材料的弱性强度则增加了4－6倍（200－250MPa），弹性模量增加2－3倍（100－120PGa）。因此，可利用预氧化PAN纤维作增强体来制备碳／碳复合材料，且与商业级碳纤维增强的碳／碳复合材料具有大致相同的机械性能（T－300，日本东丽制）。     

等离子体喷涂法制备碳／碳复合材料表面羟基磷灰石涂层技术

山东大学材料科学与工程学院李木森教授等承担的山东省科技厅重点课题“等离子体喷涂法制备碳／碳复合材料表面羟基磷灰石涂层技术”于2005年6月18日通过了由山东省教育厅主持的技术鉴定。     

碳/碳复合材料等温化学气相渗透工艺模糊系统建模

等温化学气相渗透(chemical vapor infiltration，CVI)是制备陶瓷基和碳基复合材料重要的传统工艺，该工艺主要的不足之处是周期极长，因此，优化工艺参数、提高沉积效率是目前等温CVI工艺研究的重点。在实验样本的基础上，利用遗传算法来自动获取和优化模糊规则，从而建立了碳／碳复合材料等温CVI工艺模糊系统。通过系统对训练样本和测试样本的输出，可以看出：系统具有较高的精度和泛化能力。利用该系统，得到了沉积温度、纤维体积分数和沉积室压强等参数对等温CVI工艺的影响规律，对实际生产中CVI工艺的制定有指导意义。     

C/C多孔体的制备及其对C/C-SiC-Si复合材料的影响

C／C—SiC—Si材料是一种新型的复合材料。本文通过反应熔渗法将液态硅渗入C／C多孔体中得到致密的C／C—SiC—Si复合材料。重点研究了制备C／C多孔体的树脂浸渍裂解法，并测定了在不同浸渍次数下得到的不同的C／C多孔体的体积密度和气孔率，用扫描电镜观察了其形貌，讨论了不同的C／C多孔体对C／C—SiC—Si复合材料最终形貌的影响。     

C/C刹车盘制备工艺的研究

选择整体针刺毡为预制体,致密化工艺采用气相沉积(CVD),以天然气和丙烷的混合气体为原料,制备C/C刹车盘。其热解炭以粗糙体为主,摩擦曲线平稳,没有湿态衰减,沉积时间短。     

C16、C18混合脂肪酸分离技术研究进展

C16、C18混合脂肪酸中含有很多经济价值很高的组分,若能将这些组分分离出来加以利用,将极大地提高混合脂肪酸的利用价值,因此研究C16、C18混合脂肪酸的分离技术具有非常重要的意义。本文介绍了减压精馏、低温结晶、尿素包合、银离子络合、生物酶催化法等C16、C18混合脂肪酸分离方法在近十年来的研究进展,并分析了各种分离方法的优缺点和适用范围。减压精馏可以有效地将混合脂肪酸分离成C16组分与C18组分,但该法的主要问题是加热易使不饱和组分变质。尿素包合法最常用来分离C16、C18混合脂肪酸中的饱和组分与不饱和组分,目前对该法的研究主要集中在工艺条件的优化与改善。生物酶催化法选择性高、反应条件温和、绿色环保,目前已被用来分离α-亚麻酸以及γ-亚麻酸且效果良好。最后展望了C16、C18混合脂肪酸分离技术的发展前景,指出两种或多种分离方法组合以及生物酶催化法将是未来的发展趋势。     

Ablation mechanism of C/C–SiC and C/C–SiC–ZrC composites in hypersonic oxygen-enriched environment

In this study, C/C–SiC and C/C–SiC–ZrC composites were prepared via chemical vapor infiltration and polymer infiltration pyrolysis, and the ablation mechanism under hypersonic oxygen-rich environmental conditions was investigated. The C/C–SiC composites demonstrate an excellent ablation resistance in a hypersonic oxygen-rich environment with a relatively low temperature and speed of approximately 1800 K and 1100 m/s, respectively. It is only in the ablation center area with higher temperatures that a certain degree of thermochemical ablation was observed. The mass and linear ablation rates of C/C–SiC composites (0.027 g/s and 0.117 mm/s, respectively) showed a significant increase in a hypersonic oxygen-rich environment with a temperature and velocity of approximately 2050 K and 2000 m/s, respectively. The high-temperature ablation resistance of ZrC-modified C/C–SiC–ZrC composites improved significantly. However, the ZrC ceramic component had a considerable impact on the ablation resistance of the material. The structural integrity of C/C–20SiC–30ZrC composites was relatively high in hypersonic oxygen-rich environments with a jet temperature and velocity of 2050 K and 2000 m/s, respectively, and mass and linear ablation rates were 0.012 g/s and 0.015 mm/s, respectively. When the ZrC content increased by 40%, the ablation resistance of the composite reduced significantly, whereas the mass and linear ablation rates increased to 0.043 g/s and 0.130 mm/s, respectively.     

C5/C6烷烃异构化技术及进展

C5/C6烷烃异构化技术可以使轻石脑油的辛烷值提高约20个单位,其产品异构化油是一种高辛烷值且环境友好的汽油调和组份。国外的C5/C6异构化技术主要有UOP的Penex、Axens的Isomerization等。国内的技术有石科院的RISO和华东理工大学的技术等。通过对国内外的主要C5/C6异构化技术进行对比分析,为国内的异构化技术发展提出建议。     

Electrical properties of C/C and C/C-SiC ceramic fibre composites

The electrical properties of carbon/carbon (C/C) and carbon/carbon-silicon carbide (C/C-SiC) ceramic composites were measured. The results show that the capacitance decreases rapidly with an increase in frequency and it becomes constant above a frequency of 500 kHz, whereas the dissipation factor increases with increasing frequency. C/C-SiC composites give higher value than C/C composites due to the presence of microcracks.     

生物柴油中C16甲酯与C18甲酯的减压精馏

借助自制玻璃精馏塔,在减压操作条件下研究了麻疯果油制得的生物柴油中C16甲酯与C18甲酯之间的分离提纯特性.自制玻璃精馏塔直径为20 mm,内装不锈钢弹簧填料,高度为1 000 mm,其实际板数采用标准体系甲基环己烷-正庚烷在全回流条件下标定.在此基础上,比较了全回流条件下C16甲酯与C18甲酯的分离按理想体系计算的理...     

致密工艺对C/C复合材料摩擦性能的影响

采用针刺全炭纤维网胎无纬布整体结构预制体为骨架，经化学气相沉积（CVD）、树脂浸溃（RD固化致密及炭化、石墨化制得C／C复合材料。研究了粗糙层（RL）和树脂炭（RC）对摩擦性能的影响。结果表明，RL结构的C／C复合材料的摩擦性能较好，稳定性较高，是用作飞机刹车材料的前提；采用CVD＋RI制备且石墨化后的C／C复合材料具有优良的摩擦磨损特性；CVD试样的密度较低时，摩擦系数较高，但磨损较大，较难形成完整的摩擦膜。     

Characterization of the oxidation of C/C/SiC composites by Xray micro-tomography

The objective of this paper is to determine the influence of the nature of the C/C/SiC composite on the oxidation rate of fibers and the interphase and the development of oxidation pathways using characterization techniques such as Xray micro-tomography (μCT), scanning electron microscope (SEM) and optical microscopy (OM). The microstructure of two C/C/SiC composites (named 2D-RMI and 2D-CVI) was characterized before and after ageing tests performed by Thermogravimetric Analysis (TGA) under dry air at 1000 °C and 1300 °C. The three techniques are complementary and tomography appears to be a promising means for monitoring the oxidation of parts in service. Moreover, the oxidation of a fiber does not develop in a parallel plan to the section but as conical shape. To calculate the oxidation kinetics related to the surface, it is therefore necessary to take into account the geometry of the fibers that offers a much more important reactive surface.     

针刺C/C复合材料拉伸性能和韧性的研究进展

综述了近年来国内外针刺C／C复合材料拉伸性能和韧性研究进展,归纳了影响针刺C／C复合材料拉伸性能和韧性的主要因素,即炭纤维、炭基体、界面和针刺工艺参数等,初步得到了提高材料拉伸性能和韧性的方法：提高针刺C／C材料拉伸性能的方法主要是提高纤维体积分数;提高针刺C／C材料韧性的方法主要是改善致密工艺。在此基础上,对未来的进一步研究进行展望。