炭/炭复合材料研制项目风险分析及研究

采用项目风险管理中故障树法的相关理论和方法,以炭/炭(C/C)刹车盘研制项目为案例开展风险分析及研究。通过分析结果能够相对准确地定位系统存在故障的节点,从而为项目制定控制措施提供依据,而且也可以为其他类似C/C复合材料研制项目提供有益的参考。     

不同炭基体对炭/炭复合材料力学性能的影响

结合化学气相沉积（CVD）和前驱体浸渍裂解工艺,分别以丙烯、糠酮树脂和煤沥青为前驱体制备了密度在1.85g/cm3以上的三维炭/炭（C/C）复合材料,对比研究了沥青炭、热解炭+沥青炭以及热解炭+树脂炭结构（分别为A、B、C组）的等三种不同炭基体C/C复合材料的增密效率与力学性能,采用排水法表征C/C复合材料的孔隙率及密度,利用扫描电镜进行炭基体的微观结构表征,采用万用电子力学试验机进行拉伸强度、压缩强度、剪切强度等力学性能表征。结果表明,在热解炭质量含量相同的前提下,树脂浸渍裂解增密速率低于沥青浸渍裂解工艺,树脂炭基体孔隙率低于沥青炭基体。不同炭基体结构的C/C复合材料力学性能次序为：热解炭+树脂炭双元炭基体最高,纯沥青炭基体次之,热解炭+沥青炭双元炭基体最低,分析原因为热解炭与树脂炭双元炭基体的界面结合强度高,而沥青炭为混乱无序碳结构,热解炭和沥青炭双元炭基体界面结合强度弱,因此力学强度最低。     

热解炭微观结构对炭/炭复合材料力学性能的影响

以PAN基针刺纤维毡为基体,采用等温化学气相渗透技术,在温度1000℃、压力5.0~20.0 kPa条件下制备了2种具有不同微观结构热解炭的炭/炭复合材料,研究了其力学性能与热解炭微观结构的关系. 结果表明,压力8.0 kPa下得到的具有单一低织构热解炭的炭/炭复合材料的断裂强度较高,为86±3 MPa,热解炭与炭纤维间界面结合紧密,加载过程中二者同时断裂,呈现明显的脆性断裂行为;压力10.0~20.0 kPa下得到的具有中织构-高织构-中织构热解炭的炭/炭复合材料的断裂强度稍低,为82±4 MPa,加载过程中材料内部不同织构热解炭间多层次界面通过改变裂纹扩展路径而延缓其扩展速度,断口形貌呈现锯齿状,表现出假塑性断裂特征.     

炭/炭复合材料高温抗氧化研究进展

综述了炭/炭复合材料的高温抗氧化研究现状;阐述了炭-石墨材料的氧化机理和炭/炭复合材料的氧化规律;分别对改性技术和外部涂覆技术的研究结果进行了总结,并提出了对于炭/炭复合材料高温抗氧化研究方向的一些看法。     

炭/炭复合材料浸渍-炭化工艺的研究

用高、中、低软化点沥青为浸渍剂,对不同孔率的炭 /炭复合材料编织体进行浸渍。考察了浸渍温度、浸渍压力、浸渍时间等因素对浸渍效果的影响 ;并且对用高产炭沥青浸渍炭 /炭复合材料的工艺进行了初步探索。结果表明,在合适的工艺条件下对不同的基体均可达到很好的浸渍效果。     

化学气相沉积炭/炭复合材料研究进展

炭/炭复合材料被成功用于许多领域,主要用作抗烧蚀、热防护和刹车材料,如飞机的刹车盘、导弹的头锥等.化学气相沉积是制备炭/炭复合材料的关键技术,本文阐述了炭/炭复合材料化学气相沉积工艺原理,论述了化学气相沉积热解炭机理的研究现状,介绍了不同种类化学气相沉积工艺的特点,以及化学气相沉积工艺计算机数值模拟技术的研究进展.提出了炭/炭复合材料化学气相沉积技术的研究方向和发展趋势.     

飞机炭刹车盘制备中各工艺参数对其摩擦磨损性能的影响

炭/炭刹车盘的摩擦磨损性能对飞机获得高能量刹车时的高摩擦磨损特性有重要的影响。通过控制炭/炭(carbon/carbon,C/C)复合材料制备过程中各工艺参数可以得到高性能刹车的炭刹车盘。影响C/C复合材料摩擦性能的因素有很多,综述了国内外研究现状,本文讨论了炭纤维预制体、致密化过程、高温热处理和机械加工对炭刹车盘摩擦磨损性能的影响以及这几个工艺参数的协同作用。     

航空刹车及发动机用炭／炭复合材料的研究应用现状

介绍了航空刹车用炭/炭（简称C/C）复合材料及其再生技术研究应用的国内外状况,以及航空发动机用C/C复合材料研究的最新进展,论述了目前研究中要解决的关键问题。     

热解炭结构对C/C复合材料热物理性能影响

炭布叠层为预制体，采用等温CVI工艺制备出炭/炭（C/C）复合材料。通过调节丙烯与氢气的比例得到热解炭结构分别为粗糙层（RL），光滑层（SL），各向同性（ISO）的三种C/C复合材料，研究了热解炭组织结构对C/C复合材料热导率的影响，讨论了C/C复合材料的导热机理。结果表明：RL织构C/C复合材料的热导率无论是在平行方向还是在垂直方向上都明显高于SL和ISO织构C/C复合材料，在两个方向上，RL织构C/C复合材料的最大热导率比SL织构C/C复合材料分别大41.0%和31.7%，是ISO织构C/C复合材料的2倍多，且3种C/C复合材料的热导率随温度的升高呈现不同的变化趋势。     

液相法快速制备炭/炭复合材料的动力学及微观结构研究

以航空煤油为前驱体,普通炭毡为预制体,采用液相法快速制备出了炭/炭(C/C)复合材料(150mm×80mm×15mm),系统压力:0.1MPa,沉积温度:980～1180℃。对制备过程的动力学及微观组织结构进行了研究,并初步提出了以航空煤油为前驱体的液相法的沉积模式。研究结果表明:其表观活化能为30.31kJ/mol,沉积速率最快可达0.222g·cm-3·h-1,比传统等温CVI工艺快了近2个数量级;致密化初期,沉积过程受控于化学反应动力学,沉积速率很快,而在致密化中、后期,由于反应气体的传输受到限制,且预制体的表面活性位增加,沉积速率下降,试样的沉积主要包括其内部孔隙的致密和外表面的沉积两部分;沉积温度对致密化过程起着很重要的作用,在1080℃,样品的沉积过程受传输限制的影响最小,孔隙沉积速率最大,可以在10h内将样品的密度从0.167g/cm3提升到1.7g/cm3,致密化结构最均匀,且以RL组织为主,沉积温度偏低或偏高都会降低其沉积速率,且有SL及ISO组织生成。     

炭/炭复合材料抗氧化研究现状

总结了炭/炭复合材料抗氧化研究现状,重点介绍了抗氧化涂层的制备方法,包括包埋浸渍法、化学气相沉积(CVD)、溶胶-凝胶法(Sol-Gel)和水热电沉积法以及近几年针对抗氧化涂层开裂问题各国学者的最新研究成果。提出了炭/炭复合材料抗氧化研究今后努力的方向。     

化学液相气化渗透法制备炭/炭复合材料研究的进展

综合评述了化学液相气化渗透(chemical liquid vapor infiltration, CLVI)法制备炭/炭(C/C)复合材料的研究.概述了CLVI法的工艺特点及其快速致密的原理,并分别从预制体形状、发热体加热方式、前驱体种类等方面介绍了近年来各种改进的CLVI工艺.分析了制备方式、温度以及前驱体种类等对热解炭微观结构的影响.展望了CLVI法制备C/C复合材料的发展趋势.综合分析表明:目前,CLVI法尚不能满足应用于工业化生产的要求,今后将向多试样沉积、低能量消耗、前驱体高利用率等方向发展.     

炭纳米纤维添加剂对炭/炭复合材料力学性能影响

采用等温CVI工艺制备出5种不同炭纳米纤维含量（质量分数分别为0，5％，10％，15％和20％）的炭／炭复合材料。发现添加炭纳米纤维的炭／炭复合材料具有很高的力学性能，在加入炭纳米纤维为5％时，相对于没有添加炭纳米纤维的炭／炭复合材料，弯曲强度增大了76．3％，弹性模量增大了55．5％，但添加量增大到20％时，强度和模量都逐渐降低。     

炭/炭复合材料在半导体制造行业的应用

综述了传统炭/炭复合材料和膨胀石墨基低密度炭/炭复合材料在半导体制造业直拉(CZ)法单晶硅炉中的应用。指出了在CZ单晶炉内炭/炭复合材料比石墨材料热场零部件的优势所在,并认为随着硅单晶直径的增大,炭/炭复合材料取代石墨材料将成为硅晶体生长炉热场系统的首选材料。     

炭/炭复合材料试样加工对其力学性能测试结果的影响

针对同批炭/炭复合材料力学性能测试结果相差较大的情况,从取样、试样加工过程和工艺试验研究入手,通过分析其力学性能测试结果,对加工参数、加工方法对炭/炭复合材料力学性能测试的影响程度进行了研究,结合对所加工试样的表观质量分析,系统地探讨各种参数的影响,给出适合炭/炭复合材料试样加工的最优切削参数,并给出试样界面尺寸的公差控制范围,有效地降低了炭/炭复合材料试样力学性能测试的偏差。     

炭/炭复合材料化学液气相沉积致密化技术研究

介绍了炭/炭复合材料化学液气相沉积工艺的基本原理.化学液气相沉积工艺与热梯度化学气相沉积工艺在本质上是相同的,不同之处是化学液气相沉积用液态烃作前驱体,提高了原料的利用率,加快热解炭沉积的速率.研究了不同沉积温度对炭/炭复合材料微观组织结构的影响.采用偏光显微镜观察了材料的粗糙层、光滑层热解炭微观组织结构.研究发现用环己烷作前驱体当沉积温度为1 100℃时可以得到粗糙层结构的热解炭.     

新型炭纤维/泡沫炭预制体的制备及致密化研究

由炭纤维/酚醛树脂经过发泡、固化和炭化制备出4种不同炭纤维含量(3%,7%,10%和15%)的泡沫炭作为制备炭/炭复合材料新型预制体,通过等温化学气相沉积对预制体进行致密化处理。研究了炭纤维含量对预制体微观结构、致密化过程及力学性能的影响。结果表明:炭纤维含量增加,使预制体产生更多的微裂纹,并有更多的炭纤维裸露在泡沫炭韧带外,有助于提高化学气相沉积的沉积速率。炭纤维/泡沫炭预制体炭/炭复合材料压缩强度随着预制体中炭纤维含量的增加而增加,当炭纤维体积分数为10%时,压缩强度达到峰值,为43MPa。     

国产醋酸锌／炭触媒用载体炭质量的探讨

比较国产载体炭质量与进口载体炭质量,加强国产载体炭的生产、使用和研制,以促进国产载体炭质量的提高。     

树脂类型对低密度炭/炭硬化保温材料性能的影响

本文研究了用酚醛树脂、环氧树脂和丙烯酸树脂三种树脂溶液作为浸渍剂,以针刺整体毡作为预制体,通过树脂浸渍、固化、炭化工艺硬化低密度炭/炭保温材料,并对制备的低密度炭/炭保温材料进行密度、导热系数、灰分、微观结构以及表观质量进行了对比分析。结果表明:酚醛树脂作为浸渍剂硬化针刺整体毡坯体炭化后,硬化效果好,无异味,制备的低密度炭/炭保温材料密度、导热系数和灰分都偏低。环氧树脂制备的保温材料虽然硬化效果较好,但是,树脂有刺激性气味且造孔能力差,导致材料的密度、导热系数以及灰分较大,而丙烯酸树脂作为浸渍剂制备的保温材料硬化效果差且有异味,不利于低密度炭/炭保温材料的工业化应用。     

炭／炭复合材料用基体前驱体的研究动态

介绍了几种炭／炭复合材料的基体前驱体的性质及制备方法。指出研制低成本、高性能、工艺性好的基体前驱体材料是研制低成本、高性能的炭／炭复合材料的关键。