沥青基碳/碳复合材料的弯曲性能

采用三点弯曲法测试了单向和三维四向碳纤维增强的两种沥青基碳/碳(C/C)复合材料(1D-C/C和3D-C/C)在室温及1 800℃高温时的弯曲性能,分析了增强体结构、温度对C/C复合材料弯曲性能的影响,并探讨了其弯曲断裂时的界面机制。结果表明:3D-C/C的弯曲模量高于1D-C/C的,但其抗弯强度却明显低于1D-C/C的;1D-C/C的弯曲断裂呈脆性断裂,而3D-C/C的弯曲断裂则表现出明显的假塑性特征;对同一种增强体结构的沥青基C/C复合材料,在1 800℃时的弯曲性能高于其在室温时的。     

碳/碳编织复合材料连接结构的拉脱性能分析

对碳/碳(C/C)编织复合材料沉头螺栓与凸头螺栓连接结构在面外载荷下的拉脱强度进行试验和数值研究。测试不同螺栓形式及沉头角度的C/C编织复合材料螺栓连接结构在面外载荷下的失效模式和拉脱性能。结果显示,螺栓形式对结构的拉脱性能有显著的影响,凸头螺栓的载荷位移曲线有明显的线性阶段,接近于脆性失效,沉头螺栓的载荷位移曲线为非线性,表现为双峰值,其更接近于塑性失效。采用ABAQUS建立了基于Hashin失效准则的连接结构非线性接触模型,有效预报了C/C编织复合材料连接结构的失效模式及载荷-位移曲线。得到C/C编织复合材料连接结构渐近损伤过程及失效机理,给出连接参数(螺栓形式、沉头角度和约束面积)对拉脱失效的影响机制。随着沉头螺栓角度的增加,结构的拉脱失效载荷先增加,后降低,在110°附近达到极值,约束区域尺寸变化导致凸头螺栓的失效模式由剪切失效转变为弯曲失效。     

三维编织碳/碳复合材料(C/C)的拉伸性能及损伤

C/C复合材料具有优异的高温性能 ,采用编织结构可改善其受外载时的内部应力状态 ,提高力学性能。但是 ,三维编织 C/C复合材料结构、组织的多样性 ,加大了其性能及损伤研究的难度。本文主要研究了三维编织 C/C复合材料的拉伸性能及损伤扩展过程 ,分析了影响性能的主要因素 ,并总结了材料的损伤破坏方式     

液相气化法制备碳/碳复合材料工艺研究

探索了一种快速制备碳 /碳复合材料的新工艺——液相气化 CVI法。该工艺在沉积温度 80 0～ 14 0 0℃内 ,沉积时间 3h,多孔材料表观密度可达到 1.6 8g/ cm3,致密化速率达到 1.4～ 1.7mm/ h,致密化效率比报道的常规等温 CVI工艺要快 2个数量级以上。本文根据多孔介质传质传热学理论初步分析了该工艺快速致密的根本原因 ,采用偏光显微镜及扫描电镜观察了材料的微观组织结构及热解碳的生长特征 ,并测定了材料的表观密度及力学性能     

碳/碳复合材料表面制备羟基磷灰石涂层的研究进展

综述了在碳/碳复合材料表面制备具有生物活性羟基磷灰石涂层方法的研究进展,对不同工艺涂层与基体的结合强度进行了评价;认为通过对基体表面改性和形貌调控,可提高涂层与基体的结合强度;介绍了借助感应热沉积法制备的涂层,其破坏临界载荷可达13.1 N,制备了剪切结合强度高达61.3 MPa的羟基磷灰石涂层,达到了临床使用标准要求。     

碳/碳复合材料的载流摩擦磨损性能及机理

在高速载流摩擦磨损试验机上对碳/碳复合材料进行摩擦磨损试验,研究了不同电流、载荷和滑动速度下复合材料的摩擦因数、磨损率及磨损表面形貌,并分析了磨损机理。结果表明:在一定载荷作用下,随电流和滑动速度增大,碳/碳复合材料的摩擦磨损性能先保持良好而后趋于恶化;在电流和滑动速度一定的条件下,较低和较高的载荷都会恶化碳/碳复合材料的摩擦磨损性能;随着摩擦表面温度升高,碳/碳复合材料基体开始氧化流失,碳纤维脱落形成磨屑,从而导致磨粒磨损;随后摩擦表面的高温使磨屑软化,磨屑在机械应力作用下逐渐被碾压成碳膜,形成粘着磨损;磨损表面温度的进一步升高以及高速冲击的作用破坏了碳膜的完整性,从而恶化了碳/碳复合材料的摩擦磨损性能。     

碳/碳复合材料旋转指尖密封性能分析

指尖密封是近年来研究较为广泛的一种密封形式,涉及的指尖密封多与静止部件连接而呈静止状（静止指尖密封）,理论与试验研究围绕着密封泄漏和磨损性能改善而开展。提出旋转指尖密封的概念和结构,并利用碳/碳复合材料的良好自润滑性能,探索这一指尖密封新结构对泄漏性能改善的可能及机理。通过"外伸式"和"内伸式"旋转指尖密封有限元性能分析模型,分析了结构、工况以及材料参数等对两种旋转指尖密封性能的影响规律,与静止指尖密封密封性能的对比表明,外伸式旋转指尖密封具有在较高转速或跳动量下仍能维持平稳低泄漏率的特质,而内伸式旋转指尖密封的泄漏率却随着转速增大而增大,因而前者对于高速工况下的航空发动机转子密封更具应用潜质。并探索了旋转指尖密封在轴间密封工程应用的可行性,有助于航空发动机轴间密封新构型设计思路开拓、以及密封结构和性能设计的技术选择。     

碳/碳复合材料抗烧蚀涂层工艺与性能研究

采用等离子喷涂方法在碳/碳复合材料上制备了钨/碳化钛复合涂层并进行了涂层抗烧蚀性能研究.结果表明：碳/碳复合材料表面等离子喷涂制备碳化钛涂层时,喷涂工艺参数中净能量是影响涂层组织致密性的主要因素,净能量为15～16 kW时涂层较为致密.碳化钛涂层具有较好的热化学稳定性,烧蚀后没有明显的氧化现象.碳化钛涂层高温烧蚀以机械剥蚀为主,高温、高速的焰流气动力是产生这一现象的主要原因.焰流中加入Al2O3颗粒烧蚀后,机械剥蚀加剧并有裂纹产生.     

碳/碳复合材料机轮刹车盘机加工工艺探讨

简述了碳/碳复合材料坯体组成、增密原理、机械性能及材料使用特性.并以飞机机轮刹车盘为例,对该材料主要机加工工序（车削加工、钻削加工）进行工艺探讨.通过对坯体受力情况和破坏形式的分析,采取相应防范措施,有效地解决了该材料机加工中出现的问题.     

2D沥青基碳/碳复合材料摩擦学性能研究

研究了沥基碳／碳复合材料的摩擦磨损性能，探讨了压力、速度、纤维取向等因素对摩擦学特性的影响。SEM分析表明，该材料在低能载条件下具有优良的摩擦磨损性能，随着载荷的增大，磨损率和摩擦系数都趋于减小：当速度大于2．18m／s时，出现了磨损率和摩擦系数急剧增大的趋势。     

碳钢屑密度对不锈钢/碳钢屑复合板性能的影响

利用室温压制、三道次真空热轧(压下率分别设置成40％、40％、50％)的方法制备了不锈钢/碳钢屑复合板,研究了室温下压制力和碳钢屑密度的关系,分析了碳钢屑轧制前相对密度分别为50％、60％、70％、80％的复合板力学性能以及微观组织.研究结果表明:碳钢屑轧制前相对密度为50％的复合板界面生成了脆性夹杂物而阻碍Cr元素的...     

碳纳米管/聚乳酸复合材料的制备与性能

用熔融共混的方法制备了碳纳米管(CNTs)/聚乳酸(PLA)复合材料,观察了其球晶形貌和断面形貌,并研究了不同配比的CNTs/PLA复合材料的结晶性能和水解性能。结果表明:CNTs可以作为异相成核剂提高PLA的结晶速率和结晶度,CNTs质量分数为1%时,复合材料的结晶度达到44.9%,CNTs能够在基体中均匀分散;CNTs质量分数小于1%时,断面呈中间层破形貌;随CNTs含量增多,复合材料的球晶直径变大;CNTs能降低PLA的水解速率。     

真空压力浸渗法制备金刚石/铝复合材料及其热性能

采用真空压力浸渗法制备了金刚石/铝复合材料,研究了金刚石颗粒尺寸、品级等对复合材料热性能的影响。结果表明:在金刚石体积分数相同情况下,普通研磨级金刚石颗粒的尺寸越小,复合材料的热膨胀系数越低;用MBD4等级金刚石颗粒制备的金刚石/铝复合材料具有最小的热膨胀系数,为6.8×10-6 K-1,其热导率最高;MBD4等级的金刚石颗粒与铝基体存在选择性粘附现象,金刚石的(100)面更容易与铝结合。     

包埋工艺参数对碳/碳复合材料表面SiC涂层致密性的影响

采用包埋法在碳/碳(C/C)复合材料表面制备出不同致密度的SiC涂层,用正交试验法系统研究了包埋温度(A)、包埋时间(B)、烧结助剂Ⅰ含量(C)、烧结助剂Ⅱ含量(D)、硅含量(E)等工艺参数对SiC涂层抗氧化性能(用抗氧化性能表征涂层的致密性)的影响.结果表明:研究的包埋工艺参数对SiC涂层抗氧化性能(致密性)影响的显著性从大到小依次为A,C,E,D,B;在A1B1C1DE1工艺条件下所得的SiC涂层最疏松;通过改进参数,在A3B2C4D2E4工艺条件下所得的SiC涂层最致密,该涂层可在1 500℃空气中提供10 h以上的抗氧化保护.     

碳织物增强聚合物基自润滑材料摩擦学性能研究进展

从聚合物基体、组分改性、碳织物增强工艺、材料摩擦磨损机制等方面综述碳织物增强树脂基自润滑复合材料摩擦学研究现状。比较热塑性与热固性树脂基体在该类材料中的应用特点,介绍聚合物本体改性和减摩增强填料改性提高摩擦学性能的各种方法,总结当前摩擦学研究中碳织物增强制备工艺及典型材料的摩擦学性能,指出减摩机制、磨损形式、摩擦温升为该类材料摩擦学性能研究中关注的焦点。温度范围广、力学性能优良、易加工成型、无污染的新型材料与成型工艺为今后碳织物增强聚合物基自润滑复合材料摩擦学研究中的首选。     

多壁碳纳米管/聚吡咯导电复合材料的制备及性能

以羧基化多壁碳纳米管(MWCNTs)和吡咯单体为反应物,通过原位聚合方法成功制备了MWCNTs/聚吡咯(PPy)导电复合材料;通过傅里叶红外光谱仪、扫描电镜、热重分析仪及四探针电导仪对复合材料的结构与性能进行了表征。结果表明:羧基化MWCNTs高的长径比和大的比表面积使得复合材料比纯PPy的电导率和热稳定性能有显著提高;随着MWCNTs含量增加,复合材料的电导率和热稳定型均明显提高;当MWCNTs质量分数为20%时,复合材料的电导率达到11.1S·cm-1。     

电铸制备SiC颗粒增强镍基复合材料的工艺与性能

采用电铸技术(氨基磺酸镍电铸液)成功制备了SiC颗粒增强镍基复合材料;用Leica Qwin图形分析软件和显微硬度计分析了电铸工艺参数对SiC颗粒增强镍基复合材料中SiC颗粒含量以及SiC含量对该复合材料显微硬度的影响;用场发射扫描电镜分析了复合材料的截面形貌和SiC分布.结果表明:在SiC加入量50 g·L-1、电流密度3 A·dm-2和磁力搅拌强度1.5次/min条件下,复合材料中SiC颗粒体积分数达到最高值27%,其显微硬度值也最高,为710 HV.     

预制体添加BN对炭/炭复合材料性能的影响

在炭纤维预制体中添加六方氮化硼(h-BN),采用等温化学气相渗透(CVI)和超高压沥青浸渍/碳化混合工艺制备了炭/炭(C/C)复合材料。研究了材料的组织结构和力学性能,采用XD-MSM定转速摩擦试验机对材料的摩擦磨损性能进行了测试;分析了h-BN含量对摩擦磨损性能的影响。实验表明:预制体添加h-BN可以明显降低材料的摩擦系数,稳定材料的摩擦磨损性能。其中以9wt%时,材料的摩擦磨损性能最佳。