纤维分布对C/C复合材料烧蚀性能的影响

采用电弧驻点烧蚀试验研究纤维分布对C/C复合材料烧蚀性能的影响,表征非均匀编织体结构C/C复合材料中不同大小结构单元、不同方向材料的烧蚀性能。结果表明,细化预制体结构单元,可以提高C/C复合材料的抗烧蚀性能;垂直燃气流方向的纤维与平行燃气流方向的纤维相比,纤维含量提高有利于材料抗烧蚀性能的提高。该结果可用于烧蚀C/C复合材料预制体结构的设计中。     

石墨化度对C/C复合材料摩擦性能的影响

用X射线衍射方法对不同热处理温度处理的C/C复合材料的石墨化度进行了检测,同时对这三种不同石墨化度的C/C复合材料模拟飞机刹车时正常着陆、超载着陆、终止起飞条件进行了摩擦性能研究,得出了石墨化度与摩擦系数、表面吸收功率、稳定系数之间的关系。     

石墨化度对C/C复合材料摩擦性能的影响

用X射线衍射方法对不同热处理温度处理的C/C复合材料的石墨化度进行了检测 ,同时对三种不同石墨化度的C/C复合材料模拟飞机刹车时正常着陆、超载着陆、终止起飞条件进行了摩擦性能研究 ,得出了石墨化度与摩擦系数、表面吸收功率、稳定系数之间的关系。     

C/C复合材料烧蚀性能的研究进展

C／C复合材料是一种良好的抗烧蚀和耐高温结构材料,广泛地应用于航天航空各领域。在此,作者综述了C／C复合材料烧蚀性能的测试方法、烧蚀机理、烧蚀模型以及抗烧蚀的研究状况。     

C/C复合材料中高温抗氧化涂层的性能

制备了适用于工作温度高于1273K的C/C复合材料抗氧化涂层,它由SiO2、SiC和ZrAlCrY系陶瓷相构成。测量了氧-乙炔焰灼烧5、10、15、20s后涂层试样的质量损失,其平均质量损失率为7.91×10-4g/(cm2·min);涂层试样2h内经过10次室温至1273K急冷急热循环后质量损失率为13.9%,涂层基本完好,说明涂层在1273K以上的高温环境下具有良好的抗氧化性能,但其抗热震性能较中温涂层有所降低。同时对陶瓷粉末粒径对涂层性能的影响进行了研究,得出用较小粒径原料粉末制备的陶瓷涂层的抗氧化性能和抗热震性能较好。该种涂层适合于高温环境下不要求多次重复使用的C/C复合材料的抗氧化保护。     

分散炭纤维对C/C-SiC复合材料压缩性能的影响

以短炭纤维为增强体,采用浸渍模压炭化增密工艺制备C/C多孔体,结合反应熔渗法制备C/C-SiC复合材料。采用电子万能试验机测定复合材料的压缩性能,利用扫描电镜观察该材料及其断口显微形貌;研究纤维分散性对C/C多孔体孔隙和C/C-SiC复合材料压缩性能的影响。结果表明:分散炭纤维制备的C/C多孔体中纤维分布更均匀,没有因纤维束搭桥而产生大孔隙等缺陷;分散纤维增强的C/C-SiC复合材料在平行方向和垂直方向均有较好的压缩性能,其压缩强度分别为100.6 MPa和76.2 MPa。     

纤维分散对C/C-SiC复合材料力学性能的影响

利用温压-原位反应法制备短炭纤维增强C/C-SiC复合材料,研究纤维分散对复合材料力学性能的影响.结果表明: 利用分散短炭纤维制备的C/C-SiC复合材料,其抗弯强度和抗压强度分别达到56.6MPa和89.3MPa.该材料纤维之间孔隙少,纤维与基体接合界面多,弯曲时有纤维拔出,为假塑性断裂行为.压缩时无纤维拔出,为脆性断裂行为.最后,利用LI V C提出的束丝数学模型证明了纤维分散有利于提高C/C-SiC复合材料的力学性能.     

多孔体密度对C/C-Cu复合材料压缩性能的影响

以炭纤维无纬布/网胎针刺整体毡为增强体,采用化学气相浸渗(CVI)法制备不同密度的炭/炭(C/C)多孔体,并进一步加压浸渗铜合金制备炭/炭-铜(C/C-Cu)复合材料,研究C/C多孔体密度对C/C-Cu复合材料压缩性能的影响。结果表明:C/C-Cu复合材料压缩强度在平行和垂直方向差异小;随C/C多孔体密度升高,C/C-Cu复合材料压缩强度提高,各向异性得到改善;多孔体密度为1.65 g/cm3时,材料在平行和垂直两个方向的压缩强度都达到最大值,分别为323.8 MPa和326.6 MPa;平行方向以多层复合剪切破坏形式为主;垂直方向基本沿45°对角线方向剪切破坏。     

C/C复合材料抗氧化复合涂层的制备及其性能

设计并制备了一种工作温度不大于1373 K的C/C复合材料抗氧化复合涂层,其基本结构为浸溃过渡层,陶瓷相阻挡层/玻璃相封填层,涂覆有复合涂层的C/C复合材料试样在空气中于1173 K下氧化10 h的失重率仅为10.37％,氧化失重速率为5.67×10~(-5)g/(cm~2·min);1173 K←→室温空气中急冷急热10 h循环100次后,失重率为8.41％,涂层没有剥落,说明整个涂层具有良好的高温抗氧化性和抗热震性能,该种复合涂层可在中低温(不大于1373 K)氧化性气氛中长时间工作,适合作C/C复合材料航空刹车副等部件的抗氧化涂层,能够大大提高C/C复合材料的使用寿命和性能。     

基体炭含量对C/C复合材料滑动摩擦磨损行为的影响

在M2000型摩擦试验机上,以表面镀Cr的40Cr钢为配副,测试了基体炭分别为光滑层热解炭(SL)、树脂炭(RC)和热解树脂炭(SL/RC)的3种C/C复合材料摩擦磨损行为.结果表明:随载荷增加,基体炭为全SL炭的材料A摩擦因数变化小,在0.117～0.105之间;全RC炭的材料B波动最大,在0.156～0.123之间;基体炭中SL炭质量分数为48.9%、RC炭质量分数为20.2%的材料C的摩擦因数波动幅度接近于材料A,在0.120～0.110之间.材料C的体积磨损最小,在0.191～0.620 mm3之间.随时间延长,材料A、C的摩擦因数稳定,材料B的下降幅度最大.SEM观察表明,随载荷增加,材料B摩擦表面逐渐致密、完整,材料C摩擦表面的纤维磨损现象加重.     

C/C-Cu复合材料的微观结构与冲击性能

以炭纤维针刺整体毡为增强体,采用化学气相渗透(CVI)工艺制备出不同密度的炭/炭(C/C)多孔体,利用气压浸渍法将Cu合金渗入到C/C多孔体中制备C/C-Cu复合材料。在简支梁摆锤式冲击试验机上测试C/C-Cu复合材料的冲击性能,采用金相显微镜和扫描电镜观察材料的微观结构和断口形貌。结果表明:铜合金在C/C多孔体中分布均匀;C/C-Cu复合材料垂直方向的冲击韧性优于平行方向的冲击韧性;随C/C多孔体密度的增加,材料的冲击韧性先增加后降低。C/C多孔体密度适中(1.44 g/cm3)时,C/C-Cu复合材料内炭纤维、热解炭、铜合金等组分协同作用,在平行和垂直2个方向的冲击韧性都达到最大值,分别为2.68 J/cm2和4.45 J/cm2,具有假塑性断裂行为的特征。     

树脂炭含量对C/C复合材料摩擦磨损性能的影响

为探明树脂炭含量与C/C复合材料摩擦因数及磨损量的关系,研究树脂炭含量分别为0、8.6%、67%(质量分数)的3种C/C复合材料的精细结构和摩擦磨损性能,采用实验用飞机制动装置模拟不同速度下的刹车过程,利用扫描、透射电镜观测分析摩擦表面和磨屑的微观形貌与结构.结果表明:3种材料均具有稳定的摩擦因数,并在中低速条件下达到...     

基体炭对反应熔渗法制备的C/C-SiC复合材料性能的影响

以炭纤维针刺整体毡为预制体,分别采用化学气相渗透(chemical vapor infiltration,CVI)法、浸渍炭化(Impregnation and carbonization,I/C)法以及CVI与I/C相结合(CVI＆I/C)的方法制备C/C坯体,坯体中的基体炭分别为热解炭,树脂炭,热解炭和树脂炭共存体...     

界面改性对SiCp/Cu复合材料力学性能的影响

研究了界面改性对SiC颗粒增强Cu基复合材料力学性能和断裂机制的影响。结果表明：经过SiC颗粒表面涂层处理后，可在复合材料中获得干净、紧密的界面结合。通过复合材料界面优化，可在基体和增强物之间有效传递载荷，减少了拉伸变形时的界面脱粘，从而提高了复合材料的屈服强度、抗拉强度和断裂延伸率。     

溶液浸渍和溶胶浸渍法对C/C复合材料抗氧化性能的影响

针对C/C复合材料容易氧化的缺陷,以磷酸盐为主要成分,采用溶液浸渍和溶胶浸渍2种方法对C/C复合材料进行抗氧化处理。结果表明:溶胶浸渍法可以有效地调节C/C复合材料抗氧化涂层前驱体成分,使涂层均匀、致密,具有良好的抗氧化效果。通过扫描电镜和X射线衍射等检测手段发现,溶胶类涂层与C/C复合材料结合良好,不易剥落,在较大的温度范围内呈玻璃态,具有良好的流动性能,可以有效封填涂层中的缺陷,保证涂层的抗氧化能力。但由于涂层物质晶型的转变,削弱了涂层的自愈合能力,使涂层的抗氧化能力逐步减弱。     

含P,B,Si化合物涂层对C/C复合材料抗氧化性能的影响

以P,B和Si等的化合物为主要组元的涂层对C/C复合材料进行表面抗氧化处理,在700,900℃时进行氧化实验,用SEM观察涂层在氧化前、后形貌的变化,用样品的失重分析成分对涂层抗氧化性能的影响。研究结果表明:浸涂次数对涂层抗氧化性能影响较大,浸涂2次的样品比只浸涂1次的样品的氧化失重低;具有最佳抗氧化效果的涂层在700℃,氧化10h时氧化失重率为0.26％,在900℃,6h时的氧化失重率不超过2％。通过SEM检测发现,涂层在氧化前与涂层具有良好的结合性,没有产生大的缺陷,涂层内低熔点物质在氧化过程中逐步偏聚、挥发导致其抗氧化能力降低。     

C/C-SiC-Cu复合材料的弯曲性能

以炭纤维无纬布/网胎针刺整体毡为增强体,先采用化学气相渗透法(chemical vapor infiltration, CVI)沉积热解炭制备C/C多孔体,之后使用CVI沉积Si C和压力熔渗Cu制备C/C-SiC-Cu复合材料。研究C/C多孔体密度和Si C含量(体积分数φ,下同)对C/C-SiC-Cu复合材料弯曲性能的影响。结果表明,随着C/C多孔体密度和Si C含量增加,热解炭和Si C在炭纤维周围形成具有较高结合强度的界面,二者的增强作用得以充分发挥,C/C-SiC-Cu复合材料的抗弯强度显著增加。弯曲断裂时,热解炭和SiC基体对炭纤维的拔出有抑制作用,C/C-SiC-Cu复合材料的载荷-位移曲线呈起伏台阶式下降,表现出明显的假塑性断裂特征。     

C/C与C/C-SiC复合材料连接件的高温热处理及微观结构

以硼改性酚醛树脂作为连接剂的主要成分,添加微米B_4C粉、纳米SiO_2粉和微米Mo粉作为填料,采用反应成形连接法连接C/C复合材料和C/C-Si C复合材料,并将连接件在300~1 400℃真空环境中热处理30 min。在室温环境下测量连接件的连接强度,计算不同温度下热处理后的强度保留率,并观察与分析连接层以及经连接强度测试后的断口形貌和元素分布。结果表明,连接件在1 200℃下热处理后,连接强度保留率取得极大值97.8%,连接层结构致密,孔洞、裂纹等缺陷较少;母材与胶层的界面处发生了C,O,Si,B和Mo元素的扩散;胶层中生成熔点及硬度都很高的Mo B和Si C,Mo B作为增强体与硼改性酚醛树脂裂解生成的玻璃碳形成复相陶瓷,从而提高连接件的强度保留率。     

碳化硅晶须对C/C复合材料表面SiC涂层的影响

以三氯甲基硅烷(CH3SiCl3,MTS)为先驱体原料,采用化学气相沉积法(CVD)在C/C复合材料表面原位生长碳化硅晶须(SiCw)及制备SiC涂层,研究SiCw对SiC涂层微观形貌,织构及力学性能的影响。结果表明:SiCw不仅可促成SiC等轴颗粒的细化、生长完善,裂纹宽度减小、偏转明显,而且可使涂层的织构发生改变;同时,大量的空洞在SiCw处形成,使得内层SiC涂层硬度低于外层,从而导致整个SiC涂层的硬度和弹性模量降低。     

一种中温C/C复合材料抗氧化涂层的制备及其性能

制备了一种工作温度约1 173 K的C/C复合材料抗氧化复合涂层,它由磷酸盐过渡层和陶瓷相阻挡层构成,通过与单一陶瓷相涂层的对比试验研究了它的抗氧化机理。涂覆有该复合涂层的C/C复合材料试样,在空气中1 173 K时氧化10 h的失重率为11.25％,氧化失重率为9.84×10~(-5)g/(cm~2·min),而且其氧化失重率随氧化时间延长而降低;4 h内经过30次从1 173 K至室温急冷急热循环后,失重率为6.38％,涂层基本完好,说明涂层在温度不超过1 173 K时具有良好的抗氧化性和抗热震性。该种涂层适合于中温下C/C复合材料的抗氧化保护。