单向碳纤维／热解碳复合材料的高温蠕变行为SCIEI

用化学气相沉积热解碳制备了一种单向Ｔ３００（ＰＡＮ）碳纤维增强复合材料，在１９００－２３５０℃范围内侧定材料的蠕变性能，用红外测温仪测量温度，温度波动控制在±２℃内，经计算激活能为８４．８ＫＪ／ｍｏｌ，蠕变激活体积为０．７５４ｎｍ＾３。在１９００，２０５０，２２００和２３５０℃的蠕变摩擦应力分别为１２７，１１５，９５．６和９０．３ＭＰａ，外推得知，蠕变摩擦应力为零时的温度为３３７５℃。     

硬质合金高温性能对碳纤维复合材料切削加工的影响研究

制备了主元素一致的两种WC-Co基细晶粒硬质合金材料,材料A添加有微量TaC（NbC）,材料B未添加微量元素。采用高温维氏硬度计对两种硬质合金材料进行高温硬度测试,并用这两种材料制成的菱齿立铣刀对碳纤维复合材料进行铣削加工。结果表明:硬质合金菱齿立铣刀铣削碳纤维复合材料时,磨粒磨损是刀具磨损的主要原因;硬质合金材料A的高温硬度高于材料B;在相同的使用条件下,材料A的耐磨性能比材料B好,制成的刀具使用寿命更长,更适合碳纤维复合材料的切削加工。      

界面性能对单向碳纤维/环氧复合材料弯曲疲劳性能的影响

研究了界面改性对单向碳纤维增强复合材料疲劳性能的影响。通过以碳酸氢氨为电解质的阳极氧化和以马来酸酐为溶质进行的低温等离子体处理对碳纤维表面进行改性，观察交变载荷下复合材料界面性能退化和疲劳损伤规律。发现良好的界面粘接可以提高复合材料的抗疲劳性能，但是过强的界面粘接反而导致复合材料疲劳性能的下降。只有当材料具有合适强弱的界面时，才具有较好的疲劳性能。     

超高温本体抗氧化碳／碳复合材料研究

通过向碳／碳复合材料基体中掺杂难熔金属化合物,研制出了一类集碳／碳材料优异的高温力学、热物理性能和超高温陶瓷材料非烧蚀性能于一体的超高温本体抗氧化碳／碳复合材料。攻克了难熔金属化合物在复合材料中分布以及组元与碳纤维反应控制关键技术,提高了复合材料的力学性能。静态和动态高频等离子风洞超高温本体抗氧化试验表明,在驻点温度达到2500℃,600s烧蚀后烧蚀量仅为碳／碳复合材料的1／5,给出了超高温本体抗氧化碳／碳复合材料氧化烧蚀抑制机理。     

基于新型防热机理的防热材料的设计与试验验证

传统的防热材料大多是依靠材料自身的高熔点“忍受”热流或依靠缓慢烧蚀来被动地延长寿命的,这些材料因其密度大或耐氧化不足等问题已经不能满足飞行器设计者的期望,突破传统的被动式防热的思路从防热机理的源头上探索新的思路或许可以找到可行的技术途径。作者设计了一个新的材料体系——耗散防热材料,即在石墨中加入还原性金属,在烧蚀过程中还原性金属耗散热量,同时耗散外界的氧,自发生成氧化物陶瓷膜。新的材料设汁的思想是“利用”热流而不是单纯“忍受”热流,初步试验验证表明,在廉价的石墨渗入耗散剂——铝制备的耗散防热材料,在2900℃,4MW／m^2热焓值烧蚀下,线烧蚀率仅为传统C／C的1／10。其耗散防热原理包含了以往的汇热防热、辐射防热、烧蚀防热、发汗防热等防热形式,增加了相变反应防热,是一种新的防热原理,这种高效能、低成本的材料预计具有很好的应用前景,也将推动非平衡条件下的金属化学基础理论突破。本材料研究的科学问题,涉及高温、高压、高速气流冲刷等非平衡状态的化学反应问题、金属流动问题等,这些问题的研究必将推动材料科学与传热学、流体力学、燃烧化学、气动力学等学科的交叉互动和新的发展。     

采用碳纤维材料使钢表面增碳与合金化的方法

以碳纤维和织物为基的碳纤维材料及其织物材料经常被当作强化复合材料。本文列举了电流通过强化钢制零件后所产生的表层显微组织研究结果，以及以碳纤维材料织成的织物、或者毡垫为零件表层上的布局。钢利用碳纤维材料的表面或者局部强化方法其本质在文献中已有论述。     

单向碳纤维／热解碳复合材料的高温蠕变行为

用化学气相沉积热解碳制备了一种单向Ｔ３００（ＰＡＮ）碳纤维增强复合材料，在１９００－２３５０℃范围内测定材料的蠕变性能。用红外测温仪测量温度，温度波动控制在上±２℃内。经计算激活能为８４．８ｋＪ／ｍｏｌ，蠕变激活体积为０．７５４ｎｍ~３。在１９００，２０５０，２２００和２３５０℃的蠕变摩擦应力分别为１２７，１１５，９５．６和９０．３ＭＰａ。外推得知，蠕变摩擦应力为零时的温度为３３７５℃，约与碳的升华温度相当。     

高温浸铁对碳纤维结构与性能的影响

研究了Fe离子在石墨化过程中对聚丙烯腈基碳纤维结构与性能的影响。采用不同浓度的FeCl3溶液对碳纤维进行浸渍,并在2500℃进行高温处理。通过扫描电镜、X射线衍射、体密度、力学性能等测试手段考察了碳纤维的结构和性能。结果表明,经过高温处理后,Fe离子具有催化石墨化效应,促进了碳纤维从乱层结构向石墨结构的转变;碳纤维微晶尺寸、层间距、弹性模量增加,表面形态也得到改变。同时,Fe引起碳元素的流失,高温处理后体密度降低、碳纤维的缺陷增加,导致抗拉强度降低。     

ZrCp／W复合材料的烧蚀性能

用自制的氧乙炔烧蚀装置对ZrCp/W复合材料烧蚀性能进行了研究。结果表明复合材料的质量烧蚀率和线烧蚀率由低到高的排列顺序为40％ZrCp(体积分数,下同)/W＜30％ZrCp/W＜W;钨中加入ZrC颗粒明显提高了钨的抗烧蚀性能,而且ZrC颗粒含量越高,材料抗烧蚀性能越好。并用多波长高温计对烧蚀表面温度进行在线测试。复合材料烧蚀机理是W,ZrC的氧化烧蚀。     

碳纤维不同分布的C_F／Cu复合材料的热膨胀系数

将碳纤维按不同方式分布加Ｃｕ粉热压成复合材料，测定其热膨胀系数的大小顺序为：单一纵向＜涡卷＜双向＜无序短纤维＜单一横向．     

C/C复合材料高温抗烧蚀涂层的研究进展

C/C复合材料在高温燃气高速冲刷环境中的严重氧化烧蚀限制了其在航空航天等领域的广泛应用,采用抗烧蚀涂层技术是目前提高该材料高温抗烧蚀性能的有效方法。综述了近年来国内外C/C复合材料高温抗烧蚀涂层在玻璃涂层、金属涂层、陶瓷涂层等体系方面的研究进展,总结并评价了C/C复合材料抗烧蚀涂层的抗烧蚀性能测试技术及其研究成果,提出了C/C复合材料高温抗烧蚀涂层在未来研究中潜在的重点发展方向。     

碳纤维表面化学镀Ni-B的初步研究

采用正交试验方法对碳纤维(CF)表面化学镀Ni-B进行了初步研究。找出了影响CF化学镀Ni-B的主要因素,得到了CF化学镀Ni-B的较佳配方及其工艺条件。镀Ni-B后CF在500℃～700℃之间热处理后,其拉伸强度仅有很小的下降。     

碳纤维表面 h-BN 耐高温涂层的制备及表征

目的在碳纤维表面制备六方氮化硼涂层,以提高纤维的抗氧化、耐高温性能,拓宽其在高温领域的应用。方法以硼酸、尿素、氨气和氮气作为原始材料,先通过浸渍法在碳纤维表面涂覆硼酸和尿素的混合溶液,然后将其放置在氨气和氮气氛围中进行高温热解。采用电子显微镜分析涂层的形貌,观察涂层与碳纤维的结合是否良好;采用傅里叶红外光谱、X射线电子能谱及X射线衍射等测试技术对涂层的成分和结构进行表征。结果碳纤维表面的涂层连续,形貌良好。红外光谱中,在1399,799 cm-1处存在B—N键和B—N—B键的特征峰。X射线衍射图谱中,在43.64°和53.93°存在六方氮化硼(001)晶面和(004)晶面的特征峰。X射线电子能谱分析表明,涂层中存在O,B,C和N四种元素,且B与N的原子比接近1∶1。结论实验中成功制备了h-BN涂层碳纤维,且涂层和碳纤维结合较好。涂层中的h-BN结晶度良好,纯度较高,但少量氧化物的存在会对h-BN涂层碳纤维耐高温性的提升有所影响,如何进一步提高h-BN涂层的纯度有待研究。     

不同碳纤维表面状态及其复合材料界面对比

对比研究了进口T300碳纤维和国产JC2#纤维的表面状态及其在C／SiC复合材料中形成的界面状态。结果显示T300纤维表面。和N杂原子含量丰富，其C原子含量仅为86．0％；而JC2#纤维的表面C原子含量达到93％。与JC2#纤维相比，T300纤维的表面更为粗糙，其表面沟槽粗壮杂乱。在C／SiC复合材料中，T300纤维与SiC基体紧密结合，经界面微脱粘法测试得出T300纤维与基体的界面微脱粘载荷是JC2#纤维的2倍。高表面活性和粗糙物理表面是T300纤维在C／SiC复合材料中形成强界面结合的根本原因。     

碳纤维表面化学复合镀Ni-P-SiC镀层的形貌及性能

为了同时改善碳纤维与金属铝基体之间的润湿性和分散性,采用化学复合镀的方法在碳纤维上制备Ni-P-SiC复合镀层。通过扫描电子显微镜观察镀层表面和截面形貌,通过单纤维电子强力测试仪分析Ni-P镀层和Ni-P-SiC镀层力学性能,采用同步热分析仪分析Ni-P镀层和Ni-P-SiC镀层的氧化性能。结果表明:Ni-P-SiC镀层的抗拉强度比Ni-P镀层的抗拉强度稍低,但Ni-P-SiC镀层的形状参数m对比Ni-P的形状参数m提高了8.45%,材料的可靠性提高;对比出现最大放热峰的温度,Ni-P-SiC镀层比Ni-P镀层的出现温度高130℃,Ni-P-SiC镀层的抗氧化性明显提高;通过Ni-P-SiC镀层改性后的碳纤维在铝基中分散性明显提高,减少了碳纤维的聚集。Ni-P-SiC镀层有效解决了高温条件下碳纤维与铝基复合的难题。     

碳纤维/树脂基复合材料铣削表面粗糙度及表面形貌研究

目的研究了CFRP材料铣削加工过程中,部分主要工艺对CFRP材料加工表面质量的影响规律,为工艺参数优化,提高此类零件的表面质量提供依据。方法设计了CFRP材料铣削中的切削参数、刀具结构、加工方法与加工表面粗糙度及表面形貌之间的单因素试验。通过单调改变一个切削参数而其余切削参数不变,得到了工件表面粗糙度和表面形貌随切削参数、刀具结构、加工方法的变化规律。结果当铣削速度增大时,工件的表面粗糙度变化不大,表面微坑缺陷的数量却有所增加,但变小、变浅。当进给速度增大时,工件表面粗糙度呈上升趋势,表面缺陷也随之增加。无涂层多齿刀具铣削后的工件表面粗糙度最大,其次是金刚石涂层多齿刀具铣削的工件,最小的是金刚石涂层交错齿刀具铣削的工件。多齿刀具加工后的表面有较多的微坑缺陷,但普遍深度较浅且面积较小。交错齿刀具对分层缺陷的抑制作用最明显,但在左旋和右旋刀齿交错处容易出现较严重的加工缺陷。与普通机械加工方法相比,超声振动加工方法得到的工件表面质量较好,可以有效减少表面微坑缺陷,改善CFRP铣削加工表面质量。结论 CFRP材料铣削加工时,为了获得较好的加工表面质量,切削参数应选用较高的切削速度和较低的进给速度,切削刀具宜选用多齿带涂层刀具。和普通机械加工方法相比,超声振动铣削加工方法更为有利于获得好的表面质量。     

碳纤维表面熔盐反应制备TiC涂层

采用熔盐反应法在碳纤维表面反应形成了TiC涂层,利用XPS,XRD和SEM对涂层的化学组成、相组成和微观结构进行了分析和表征,研究了反应温度和保温时间对涂层厚度和形貌的影响.结果表明:碳纤维表面形成的是含有少量自由碳的TiC涂层,涂层形貌与原碳纤维表面形貌相似;TiC涂层的厚度随反应温度、保温时间的增加而增加,在700...     

NaOH和NiSO4添加剂浓度对短碳纤维化学镀银结构和导电率的影响

目的制备镀层均匀、结合力好的短碳纤维镀银层。方法以葡萄糖为还原剂,在短碳纤维表面进行化学镀银,研究了NaOH浓度、NiSO_4添加剂浓度对短碳纤维化学镀银层结构和性能的影响。采用X射线衍射仪、扫描电子显微镜对镀银碳纤维的结构、形貌和成分进行分析,测试了镀银后纤维的密度、导电率。采用冷热循环法评估镀层与碳纤维的结合强度。结果增大NaOH浓度可提高银氨络合物离子浓度,加快了反应速率。合适的NaOH浓度有助于获得高质量的镀银层,低浓度和高浓度NaOH条件下均会产生漏镀和镀层不均匀现象,导致镀银碳纤维性能的降低。NiSO_4添加剂加入到溶液中后,Ni~(2+)将优先吸附在碳纤维表面,这不仅增大了碳纤维表面银单质的形核率,同时也降低了反应速率。合适的NiSO_4浓度有助于改善银镀层的质量,低浓度和高浓度NiSO_4条件下得到的镀层性能均不足。结论 NaOH质量浓度为7g/L时获得的镀银层分布均匀,结晶度良好,密度较大,导电率也较好。NiSO_4浓度为5×10~(-5) mol/L时能获得光滑、均匀、平整的镀层,密度最大,导电率最优。     

碳毡体密度对碳/碳复合材料抗氧化性能的影响

采用自加热化学液相沉积法制备碳/碳复合材料。考察了不同材料在不同温度、时间下的氧化失重率,研究了碳毡体密度与碳/碳复合材料氧化行为的关系。探讨了氧化温度和氧化时间对材料氧化侵蚀的影响机理。结果表明,毡体密度大的碳/碳复合材料具有更好的抗氧化性。扫描电镜观察材料氧化前后的显微形貌发现,基体碳更易被氧化。     

碳纤维／中铜—石墨复合材料的组织与性能

研究了用传统的粉末冶金法制备的碳纤维／中铜－石墨复合材料的部分性能,并用扫描电镜观察了它的显微组织和磨面形貌。结果表明,碳纤维／中铜－石墨复合材料具有良好的减摩、耐磨性能。