ZrC改性C/C复合材料的抗氧化涂层研究

为了提高C/C复合材料的高温抗氧化性能,采用含锆有机溶剂实现了对C/C复合材料的ZrC改性,通过粉末包埋法在其表面制备了SiC过渡层,通过溶胶凝胶法制备了外部的复合陶瓷氧阻挡层。设计三因素三水平的正交试验,研究了ZrC改性增重、过渡层厚度和氧阻挡层厚度三个主要因素对C/C复合材料高温抗氧化性能的影响。9个样品在1600℃马弗炉中进行了30 min的静态氧化测试,结果表明,ZrC改性增重5%、过渡层厚度为60μm和氧阻挡层厚度为80μm的样品抗氧化性能最好,质量损失率仅约5.51%。     

C/C-SiC-HfC复合材料的微观结构及力学性能研究北大核心

采用炭纤维和陶瓷粉末混编技术将HfC粉引入到炭纤维预制体中,制备了含有HfC超高温陶瓷粉末的炭纤维预制体;随后采用化学气相渗透(CVI)和先驱体浸渍裂解工艺(PIP)制备了密度高达1.94 g/cm^(3)的C/C-SiC-HfC复合材料,分析了复合材料的微观结构及力学性能。结果表明,制备的复合材料主要由C、SiC及HfC等物相组成,复合材料的平均弯曲强度达到了78.3 MPa,平均压缩强度为127.9 MPa;断裂过程中,断口处出现明显的裂纹扩展、纤维拔出及脱粘现象,从而使得材料呈现出一定的假塑性断裂特征。     

结构炭/炭复合材料力学性能及微观结构研究

采用四向编织、快速化学气相渗透致密化新工艺制备了炭／炭复合材料,其弯曲强度达３２０ＭＰａ。分析研究了这种材料的力学性能特征。利用ＳＥＭ和高分辨ＴＥＭ分析了基体炭、炭纤维／基体灰界面的精细结构,发现炭纤维呈单根被基体炭包围,基体现灰呈层片状,为二维有序的乱层石墨结构;在炭纤维与基体炭之间存在着过渡相,这一过渡相厚度的约几十纳米,随着与炭纤维之间距离的增大,它们之间形成的夹角由小变大,这一过渡相即为炭     

PBT/改性坡缕石纳米复合材料的结构和微观力学性能

采用熔融共混法制备了PAS改性AT/PBT纳米复合材料.结果表明:PBT/AT复合材料中的AT在低含量时可以达到纳米级的良好分散,而高含量时出现AT的团聚体;与PBT复合后.AT的典型衍射峰未变化,且AT对基体PBT的晶型也几乎没有影响.AT的加入对PBT的热分解过程影响不大.微观力学结果表明:作为纳米级填料的AT在含量较低时可以对复合材料的黏度和蠕变性能产生明显影响,而随着AT含量的进一步增加,由于AT本身的团聚,其影响作用减弱.AT作为纳米级填料的纳米效应是其使PBT微观力学性能改变的机理.     

原位聚合改性滑石粉/PP复合材料的微观结构和力学性能

通过熔融共混制备了丙烯酸丁酯(BA)原位聚合改性滑石粉/聚丙烯(PP)复合材料。研究了原位聚合改性对滑石粉/PP复合材料形貌、晶型结构、结晶熔融行为和力学性能的影响。结果表明,PP和滑石粉在熔融共混过程中,剪切力的作用使层叠的滑石粉剥离成不同厚度的片层,BA原位聚合改性改善了滑石粉与PP之间的界面粘结,有利于滑石粉在PP基体中的剥离;滑石粉的原位聚合改性,促进了β-晶型PP的生成,提高了滑石粉/PP复合材料中PP相的熔点、结晶速率和结晶度,降低了PP相的结晶温度。同时显著提高了滑石粉/PP复合材料的冲击强度,且存在一最佳的BA用量。     

SiC组分含量对SiC/Cu复合材料力学性能的影响

采用真空热压法制备了不同配比的SiC/Cu金属陶瓷复合材料.利用阿基米德原理测定了复合材料的密度及气孔率;利用Instron万能材料电子试验机测得其三点弯曲强度;采用Hv-1000显微硬度仪测试其显微硬度,采用X射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)对烧成样品的物相组成和断口显微形貌进行表征.结果表明:随着SiC组分含量的增加,SiC/Cu复合材料的致密度、抗弯强度均有所下降,而气孔率和显微硬度显著增加.在750 ℃,30 MPa压力作用下,保温3 min,制备得到的30SiC/70Cu(vol%)的复合材料,具有最优的力学性能,其显微硬度达到2087.2 MPa,抗弯强度为174.0 MPa.SiC/Cu复合材料的断裂行为既表现出一定的微观韧性特征,又表现出一定的脆性特征.     

SiC改性C/C复合材料的制备及其烧蚀性能

采用超声波震荡法将SiC微粉添加到二维针刺碳毡预制体中,利用热梯度化学气相浸渗工艺沉积热解碳制备了SiC改性碳纤维增强碳基(carbon fiber reinforced catbon,C/C)复合材料.借助x射线衍射与扫描电子显微镜检测和观察材料的微观结构,利用氧-乙炔烧蚀实验测试材料的抗烧蚀性能.结果表明:SiC微...     

PP/改性高岭土复合材料性能及微观结构

以铝钛复合偶联剂( OL-AT-1618)、钛酸酯偶联剂(NDZ-311)、硬脂酸(StA)为表面改性剂对高岭土(高岭土)进行表面改性.研究表明:PP/改性高岭土复合材料与PP/未改性高岭土复合材料相比,其缺口冲击强度可提高15％,拉伸强度提高7％.扫描电镜照片显示,改性高岭土在PP基体中分散均匀.用广角X射线衍射仪对PP的结晶状况进行表征,发现高岭土的填充量和偶联剂的用量对各衍射峰的位置几乎没有影响,但衍射峰强度略有变化.用差示扫描量热仪对PP的结晶速率进行研究,发现高岭土在较小的过冷度下可诱导PP结晶,使PP的结晶速率有所提高.     

Zr-Si合金熔渗改性C/C复合材料的微观结构及耐高温氧化机理研究

采用Zr-Si合金在较低温度下熔渗制备了不同密度的C/C-ZrC复合材料,研究了不同密度C/C多孔体的熔渗行为以及不同密度复合材料的相组成和微观形貌,并且在1 500℃下对其静态氧化行为进行了研究。结果表明:中等密度多孔体熔渗较为理想,气孔率仅为4.78%。随着原材料密度的增加,C/C-ZrC复合材料密度增量相应下降。物相分析显示,C/C-ZrC复合材料由C,ZrC,Zr和Zr_2Si组成,未发现SiC相的存在。微观结构解析表明,反应生成的ZrC陶瓷相主要集中在网胎层,合金除与C基体反应生成ZrC层外,在熔体内部也有部分ZrC析出。论文从界面反应以及元素扩散的角度探讨了熔渗机理。C/C-ZrC复合材料在1 500℃静态氧化后的产物主要包括单斜相ZrO_2和非晶态SiO_2,未能形成致密氧化膜,改性后的样品失重率随着熔渗增重增大而减小。     

Cu-BTC改性水泥基复合材料的微观结构和力学性能

以金属-有机骨架化合物(Cu-BTC)为改性剂,对水泥基复合材料进行了改性,获得了具有规整蛛网状结构的改性水泥基复合材料,并运用FT-IR、XRD、SEM、EDs等对其结构及性能进行了分析.实验结果表明:引入Cu-BTC并不会改变水化产物的构成,而Cu-BTC含有的活性—COOH能够诱导水化产物形成生长位点,水化产物后...     

三维针刺C/SiC复合材料的结构特征和力学性能

采用化学气相渗透法制备了在厚度方向上具有纤维增强的三维针刺碳纤维增强碳化硅(C/SiC)陶瓷基复合材料,复合材料的密度和气孔率分别为2.15 h/cm3和16%.三维针刺C/SiC复合材料中的针刺纤维将各层紧密结合在一起,其层间抗剪切强度显著提高,为95MPa,比二维碳布叠层C/SiC复合材料的剪切强度(35MPa)高171.4%.三维针刺C/SiC复合材料的拉伸强度和弯曲强度分别为159MPa和350MPa,断裂模式为非脆性断裂,包括:裂纹扩展、偏转,碳纤维的拉伸断裂和逐步拔出.     

C/C复合材料微观结构的CT分析

C/C复合材料具有复杂的内部微观结构,含有很多孔洞和裂纹,这些孔洞和裂纹对C/C复合材料的宏观性能有重要的影响.本文用高精度Micro-CT对C/C复合材料的内部结构进行了观测,发现使用Micro-CT能够获得无损的原位的C/C复合材料的内部微观结构特征.通过观测发现在C/C复合材料的内部,纤维与基体界面上存在大量的脱层和裂纹,而在基体内部存在大量的空洞,而纤维束内部的裂纹和空洞非常少见.在观测的基础上对C/C复合材料内部的脱层、裂纹和孔洞进行了统计分析,获得了它们尺度大小的概率分布函数,为进一步研究C/C复合材料的性能提供重要的依据.     

纳米SiC的表面改性对CE/纳米SiC复合材料力学性能的影响

采用高分子偶联剂SCA-3和低分子偶联刑KH-560对纳米SiC进行表面改性,并分别制备了氰酸酯树脂(CE)/纳米SiC复合材料.考察了这两种偶联剂对CE/纳米SiC复合材料力学性能的影响,并用透射电子显微镜(TEM)和扫描电子显微镜(SEM)表征了材料的微观结构和断面形貌,探讨了偶联剂的表面改性机理.结果表明,SCA-3比KH-560更能有效地改善CE的力学性能;相对纯CE而言,经SCA-3表面改性纳米SiC的质量分数为1%时,CE/纳米SiC复合材料的冲击强度和弯曲强度分别提高了91.38%和32.84%.     

氨水改性高岭土/NR复合材料微观结构的研究

采用透射电子显微镜、扫描电子显微镜、能量色散谱仪和动态粘弹谱仪分析氨水改性高岭土／NR复合材料的微观结构。结果表明，与采用凝聚法简单共混制备的高岭土／NR复合材料(CKNR)相比，采用凝聚共沉法制备的氨水改性高岭土／NR复合材料(NKNR)中高岭土粒子分布更均匀．平均粒径较小；NKNR的拉伸断面布满了直径约为50nm的拉丝，这些拉丝是高岭土NR界面附近的NR与高岭土表面凝胶的分子水平复合物；NKNR中的NR具有多种聚集态，包括NR基体、远程NR与高岭土表面凝胶复合物以及高岭土／NR界面附近的NR与高岭土表面凝胶复合物。     

反应熔体浸渗法制备C/SiC复合材料的结构与力学性能

采用反应熔体浸渗法制备了二维碳/碳化硅陶瓷基复合材料,并对材料的结构和力学性能进行了研究.研究表明,复合材料致密度很高,密度为2.31g/cm3,开气孔率为1.39%;垂直和平行碳布方向的压缩强度高且差别很小,分别为417.55MPa和409.28MPa,材料的压缩破坏主要由基体的压剪组合破坏情况决定,表现为剪切型破坏形式;材料的层间剪切强度高,数值为43.15MPa,明显高于采用CVI工艺制备的同类复合材料的强度值29.10MPa,层间剪切破坏主要由碳布层间基体的剪切破坏情况决定.     

PyC/SiC界面改性C/C-SiC-ZrC复合材料的等离子烧蚀性能研究

以丙烯(C3H6),三氯甲基硅烷(MTS)为原料,利用化学气相渗透(CVI)技术在炭纤维预制体的纤维表面依次制备了热解炭(PyC)与碳化硅(SiC)界面层,随后结合CVI及前驱体浸渍裂解(PIP)工艺对材料进行增密,制得了密度为1.92 g/cm3的界面改性C/C-SiC-ZrC复合材料.利用X射线衍射仪(XRD)与扫...     

水性环氧树脂改性水泥砂浆力学性能及微观结构

通过对水泥砂浆中掺加水性环氧树脂,制备了水性环氧树脂改性水泥砂浆,研究了不同聚灰比下,水性环氧树脂对水泥砂浆水化和强度的影响.运用XRD、TG/DSC、SEM、FTIR微观测试手段,研究了水性环氧树脂对水泥砂浆水化产物的影响.研究结果表明:水性环氧树脂可形成聚合物膜会延迟水泥水化;水性环氧树脂的加入会降低水泥砂浆的抗压强度;当聚灰比在2％范围以内,水性环氧树脂可以提高水泥砂浆的抗折强度.     

化学气相沉积致密针刺C/C复合材料的结构及力学性能研究

以T300炭纤维无纬布、网胎为原材料,层叠针刺成型炭纤维预制体,并采用化学气相沉积工艺对预制体进行致密,制成密度为1.55 g/cm3的针刺C/C复合材料。对针刺C/C复合材料的微观结构进行了观察分析,并对材料力学性能进行了测试。结果表明:化学气相沉积致密的针刺C/C复合材料呈现出以层间大量垂直纤维束为节点的类钉板状网状结构,这种特殊结构使材料层间结合更好,材料整个结构更加紧密;针刺C/C复合材料内部纤维被沉积形成的热解炭所包裹,热解炭的织构类型为光滑层(SL)和粗糙层(RL)并存;针刺C/C复合材料的各项力学性能均达到了较高水平,并且高温力学性能比常温力学性能有了很大幅度的提高。     

改性橡胶木粉/HDPE复合材料结构和力学性能的研究

用硅烷偶联剂A-171和天然橡胶胶乳(MGL-30)改性碱处理后的橡胶木粉。研究了木粉粒径、改性剂和木粉质量分数对橡胶木粉填充HDPE复合材料力学性能的影响,并对复合材料的断面形貌和木粉的表面结构进行了SEM分析。结果表明:木粉粒径、改性剂及木粉质量分数对复合材料力学性能有较大的影响。改性后木粉与基体HDPE的界面粘结强度提高,从而有效地提高了复合材料的力学性能。     

环氧树脂/改性SiC复合材料的制备及性能

采用硅烷偶联剂KH-560和丙烯酰胺对SiC进行表面改性,将其添加到环氧树脂中制备环氧树脂/改性SiC复合材料.采用傅里叶变换红外光谱仪、X射线衍射仪以及接触角测试仪探究改性SiC的性能,并对复合材料的性能进行测试.结果表明:SiC表面带有憎水基团,与环氧树脂相容性提高;SiC用量为环氧树脂质量的20％时,拉伸强度和弯...