光热转换纤维的蓄热性能研究

采用红外测温仪和点温计等手段测试了碳化锆和三氧化二铝的红外线吸收性能，以及含有不同重量的聚丙烯纤维的光热转换性能和热性能。结果表明，碳化锆具有良好的近红外线吸收性能，而三氧化二铝具有良好的远红外线吸收性。含有4％碳化锆的纤维具有最大近红外线吸收功能，近红外线照射下的升温速度明显大于普通丙纶。     

仿生制备多孔ZrC/C复合陶瓷材料

以碳化后的梧桐木块作为碳模板,采用金属锆作为锆源,在KCl和KF的混合熔盐体系中制备了多孔ZrC/C复合陶瓷材料。研究了不同碳化温度对碳模板的显微形貌、显气孔率和体积密度的影响。并采用X射线光电子能谱(XPS)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、X射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)表征了梧桐木的碳化过程以及复合材料的物相组成和显微形貌。结果表明:梧桐木的碳化分为有机物的热分解和石墨化两个过程;碳化后的梧桐木保留了多孔的特征结构,随着碳化温度的升高,碳模板显气孔率变大,体积密度减小;反应时间的延长有利于增强ZrC层与碳模板基体表面的结合力;KF的加入量需要严格控制,过量的KF会破坏复合材料的结构。     

近红外线吸收纤维的组成、结构与性能研究

以碳化锆、碳化硅和聚丙烯为原料。熔融皮芯复合纺丝制成了具有不同组成和结构的近红外线吸收纤维，并采用DSC、单纤维强力仪、红外灯和点温计等测试了纤维和非织造布的性能。结果表明，陶瓷粉的种类、添加量以及添加方式均影响纤维的近红外线吸收性能，皮层中含有4％(质量分数)碳化锆的纤维具有最佳近红外线吸收性能。     

纳米碳化锆改性填充聚四氟乙烯-聚苯硫醚复合材料摩擦磨损性能

采用冷压成型烧结工艺法,制备纳米碳化锆(Nano-ZrC)与聚苯硫醚(PPS)填充改性聚四氟乙烯(PTFE)基复合材料。采用邵氏硬度仪、万能材料试验机、扫描电镜分别表征了复合材料的显微结构及力学特性;使用MRH-3型环-块摩擦磨损试验机测试了复合材料在不同实验条件下的摩擦学性能,并通过非接触3D轮廓仪及X射线光电子能谱仪对磨损表面及转移膜进行了检测分析。结果表明:随着纳米碳化锆含量的增加,复合材料硬度上升,拉伸强度、断裂伸长率及冲击强度下降;纳米碳化锆使得复合材料耐磨性得到显著提升,且其体积分数为5%时复合材料摩擦学性能最佳;纳米碳化锆增强了转移膜的物理粘附能力,并促进其化学吸附作用;当载荷提升至300 N,摩擦速度提升至3 m/s时,复合材料摩擦磨损性能大幅降低,转移膜形貌发生明显变化;环境温度(25~140℃)对复合材料摩擦磨损性能影响不明显。     

碱熔法氯化法制备氯氧化锆的技术经济比较

由于我国核电工业的发展对金属锆、铪的需求将大幅增加,根据国家规划,至2020年我国将再建30座核电站,届时核电装机容量将由目前的57×105 kW增到约34×106 kW.核级海绵锆、海绵铪的用量将达到103t.以国内公司的生产运行指标为例,比较了碱熔法、碳化氯化法和沸腾氯化法3种制备氯锆方法的技术经济指标.比较结果表明,3种方法中沸腾氯化法成本最低,其单耗成本依次为沸腾氯化法为8 345元,碱熔法为9 117元,碳化氯化法为12 505元.     

浸渍用锆改性酚醛树脂的制备与表征

采用苯酚、甲醛、八水氧氯化锆、乙酰丙酮等为原料,乙醇为溶剂,在氢氧化钠催化下制备了可溶于乙醇的锆改性酚醛树脂,用于浸渍裂解工艺制备碳化锆改性碳/碳复合材料;采用FT-IR,XPS,TG对所合成树脂的结构、成分、热性能进行了表征,采用XRD对热处理后的物相进行了分析。结果表明:改性树脂中的锆通过Zr-O或Zr-O-C键与苯环相连,锆的质量分数可达15.92%,树脂的最大热解温度约为580℃。随着锆含量的增加,改性树脂的热解温度降低,热解速率加快,850℃时残碳率为60%;不同锆含量改性树脂1500℃热处理后均转化为ZrO2和ZrC,且随着树脂中锆含量的升高,产物中ZrO2的相对含量有升高的趋势。     

基于离心纺丝技术制备稳定的碳化锆纤维

本研究提出了一种利用离心纺丝技术制备稳定碳化锆(ZrC)纤维的有效方法。此方法使用醋酸锆和蔗糖作为锆源和碳源, 聚乙烯吡咯烷酮(PVP)作为纺丝助剂, 经过1600 ℃的裂解与碳热还原热处理后, 所纺原丝转化成由均匀纳米ZrC晶体组成的ZrC纤维。研究结果表明, 纤维中残留的少量碳可助力ZrC纤维在2000 ℃的超高温环境下仍保持较好的结构稳定性。     

双组元掺杂锆硅再结晶石墨的性能

以假烧石油焦、煤沥青、铅粉及硅粉为原料，采用热压工艺制备了一系列掺杂再结晶石墨。研究了掺杂组元对再结晶石墨的热导率、电阻率和抗弯强度的影响以及微观结构的变化．结果表明，掺杂锆使再结晶石墨的基本物理性能及其微晶结构有较大幅度的改善。在含锆石墨材料中，适当掺杂硅可提高材料的热导率，但是当锆的掺杂量为9％、硅的掺杂量大于2％(质量分数)时，再结晶石墨的常温热导率降低．双组元掺杂锆、硅使再结晶石墨的导电率和力学性能下降。在再结晶石墨中，掺杂的锆以碳化锆的形式存在，掺杂的硅大都以气态形式逸出，只有微量的硅以碳化硅的形式存在．     

热处理气氛对制备氧化锆连续纤维的影响

以氧氯化锆、乙酰丙酮等为原料合成聚乙酰丙酮合锆纺丝液,经干法纺丝和水蒸气气氛热处理制备氧化锆连续纤维.通过DSC-TGA、FT-IR、GC-MS、SEM等手段,研究了纤维在空气和水蒸气气氛热处理中的热解转变机制.结果表明,在空气气氛热处理过程中,聚乙酰丙酮合锆前驱体纤维中所含有机物以脱氢碳化和碳氧化方式被去除,产生的应力使氧化锆纤维结构出现裂纹,纤维强度低;而在水蒸气气氛热处理过程中,有机物在水蒸气水解作用下直接以分子整体挥发的方式被去除,所得氧化锆纤维结构致密均匀、强度高.     

采用熔体渗透方法制备碳化锆复合材料

据马歇尔航天飞行中心Ultramet公司的研究人员称，碳纤维增强的碳化锆基复合材料可以用熔体渗透方法相对快速的进行制备。熔体渗透技术仅需要几天时间，形成的复合物产品几乎完全致密，在高度氧化的推力室环境中可以经受高达2400℃的高温。