热处理温度对炭／炭复合材料性能的影响

对同一种炭／炭复合材料，经过不同温度的最终热处理后的微观结构、石墨化度和抗弯强度进行了对比研究．研究结果表明：随着最终热处理温度的升高，在偏振光下，易石墨化的热解炭光学活性增强，而难石墨化的热解炭微观结构几乎没有变化；炭／炭复合材料的晶粒逐渐长大，层面间距逐渐缩小，石墨化度有较大幅度的提高；同时，由于基体炭与炭纤堆的热膨胀系数存在差别，随着热处理温度的升高，基体与增强纤维的的结合强度降低，使炭／炭复合材料的抗弯强度降低，但材料的应变性增强，材料的断裂形式由脆断转为假塑性断裂.     

C／C复合材料的体积密度和石墨化度对硬度的影响

测试了几组典型的不同体积密度和石墨化度的C／C复合材料洛氏硬度值，研究了C／C复合材料的体积密度和石墨化度与其硬度特性的关系．结果表明：相同石墨化度的C／C复合材料洛氏硬度随其体积密度的增加而增加，相同体积密度的C／C复合材料洛氏硬度随其石墨化度的增加而降低；C／C复合材料体积密度对硬度的影响随其石墨化度的增加而减小；对体积密度为1．75-1．85g／cm^3的C／C复合材料，可据其洛氏硬度的范围大致判断其石墨化度的范围；对一定体积密度和热处理温度的C／C复合材料，可通过洛氏硬度判断基体发的微观结构特点．     

类金刚石碳膜热稳定性的研究

研究了退火对类金刚石碳膜结构和性能的影响.结果表明:低于400℃退火对膜的结构、电阻率、硬度无明显影响;高于400℃退火,由于膜中氢原子的逸出,非晶碳将转变为石墨微晶,从而导致电阻率急剧下降;在400～700℃温度范围退火后,膜的硬度仍无明显变化.     

基体碳种类对C/Cu复合材料界面浸润行为的影响

采用真空反应浸渗法,分别以碳纤维/树脂碳(C/C)、碳纤维(Cf)、高纯石墨(Graphite)以及玻璃碳(GC)为基体碳制备了C/Cu复合材料.利用OM、XRD、SEM、EDX等检测分析方法研究了不同的基体碳种类对C/Cu复合材料浸润行为以及界面层组织形貌的影响.结果表明:Cf和C/C与Cu-Ti合金基体润湿性较好,...     

聚酰亚胺薄膜层叠体热处理过程中的结构演变

将双向拉伸PI薄膜,层叠后经800℃炭化所得样品在热压机中进行从2 500℃到2 800℃的高温石墨化处理制得了高定向石墨材料。借助SEM、XRD、四探针法等测试手段分析了PI薄膜层叠成型体在热处理过程中尺寸、传导性能、微观结构等的变化。结果表明石墨化处理后,样品径向增大,厚度减小;2 800℃处理后材料层间距接近单晶石墨的理论层间距,表现出了较高的石墨化程度,且具有高的取向性和传导性能,根据电阻率与热导率的相关公式推得其热导率为1 000 W/（m.K）～1600 W/（m.K）.在整个热处理过程中,所生成的物质继承了原料分子的取向性。     

燃料电池气体扩散层石墨化程度对其热管理的影响:建模和实验

碳纸作为燃料电池的气体扩散层,其导热系数在燃料电池的传热管理中起着重要的作用.本文研究了石墨化程度对碳纸的平面导热系数和面内导热系数的影响.采用SEM、XRD、Raman等手段研究了热处理温度(1800、2000、2200、2400、2500°C)与石墨化度的关系.考虑碳纤维与基体碳导热系数的差异,提出了不同石墨化程度...     

杂化涂层对玻璃纤维/环氧树脂复合材料高温场下界面性能的影响

以杂化涂层处理后的玻璃纤维(GF)为增强材料,以环氧树脂(EP)为基体,制备出单根GF/EP复合材料。利用扫描电镜(SEM)观察和单纤维复合材料断裂试验,对高温热处理后的复合材料断面形貌和界面剪切强度进行分析。结果表明:杂化涂层的存在降低了GF与EP基体间热线性膨胀系数不匹配性,使GF/EP复合材料的耐热性能得到有效提高,其界面剪切强度较未改性前提高了68.9%。     

包覆工艺制备C—SiC—B4C—TiB2复合材料的组织与性能

以鳞片石墨,B4C,SiC,TiO2为原料,利用包覆工艺在不同热压温度下制备了W（C）=50％的C—SiC—B4C—TiB2复合材料,并详细研究了热压温度对复合材料显微组织和性能的影响规律．结果表明,当热压温度高于1850℃时,复合材料由C,SiC,B4C和TiB2这四相组成;复合材料的体积密度、抗折强度和断裂韧性均随着热压温度的升高而增加．2000oC热压时,复合材料的体积密度、气孔率、抗折强度和断裂韧性分别达到2．41g／cm^3,3．42％,176MPa和6．1MPa·m^1/2;热压温度升高,复合材料的碳相和陶瓷相逐渐致密,碳相最终形成了在陶瓷基体上镶嵌的直径为40μm橄榄球状和条状这两种形貌．碳／陶瓷相的弱界面分层诱导韧化和第二相TiB2与陶瓷基体之间热膨胀系数不匹配所致的残余应力使变形过程中微裂纹的扩展路径发展变化,使复合材料的韧性提高．     

TiB_2/SiC陶瓷复合材料制备工艺的研究

以TiO2、B4C和C为原料,基于原位合成法在SiC基体中生成TiB2颗粒,并采用无压烧结法制备出TiB2/SiC复合陶瓷.通过对复合材料制备工艺的研究,发现：高于1 300℃的预烧结能形成TiB2/SiC复合陶瓷坯体.C含量、烧结温度和保温时间对复合材料的相对密度均有影响.当C含量（质量分数）为4%时、在1 400℃×60 min＋2000℃×30 min的烧结工艺下能够制备出致密的TiB2/SiC陶瓷复合材料.微米级TiO2粉比纳米级TiO2粉更有利于形成较致密的烧结复合材料.随着生成TiB2体积分数的增加（5%～20%）,复合材料中TiB2颗粒逐渐粗化,间距逐渐变小.对复合材料的烧结机理还进行了分析.     

铜基受电弓滑板试件电阻率和磨损性能研究

为了制备具有优良电阻率和磨损性能的 C/Cu 复合材料,运用传统的粉末冶金(PM)方法,首次将受电弓滑板材料中 C 的质量分数提高到8%(采用大粒度石墨的粒度为50目和32目),分析了压制压力、烧结保温时间和烧结温度对其电阻率和磨损性能的影响.研究了石墨粒度和镀铜石墨对受电弓滑板材料性能的影响.研究结果表明:如果增大压制压力,电阻率下降;而延长烧结保温时间和提高烧结温度,使材料的电阻率增加.烧结温度过高或过低对材料的耐磨性和减摩性不利.石墨粒度越大,电阻率越小,减摩性和耐磨性越差.镀铜石墨能够改善铜基受电弓滑板材料的烧结过程,降低其孔隙度和电阻率,提高其耐磨性和减摩性,但不改变材料的磨损机理.     

包覆法制备Gp/SiC复合材料的显微结构和性能

以不同粒径的石墨颗粒和SiC粉体为原料,采用SiC粉体包覆石墨颗粒的方法,于2000℃热压制备了石墨/碳化硅（Gp/SiC）复合材料.利用扫描电子显微镜（SEM,EDS）分析了材料的金相和断口显微结构.研究表明,石墨粒径较小且质量分数较少的复合材料比石墨粒径较大且质量分数较多的复合材料在热压工艺中更致密.石墨颗粒呈岛状紧密地镶嵌在SiC基体中,石墨与SiC界面处C和Si的扩散不明显.复合材料的相对密度、抗折强度,断裂韧性和硬度随石墨粒径和质量分数的减少而增加.断口形貌表明SiC陶瓷基体为脆性,石墨为韧性断裂.当石墨粒径为125μm、SiC与石墨的质量比为3.5时,复合材料的综合性能最佳,开口气孔率为0.3%,相对密度为97.9%,抗折强度为75±15 MPa,断裂韧性为5.4±0.5 MPa.m1/2,硬度为26.8±3GPa.     

炭化温度对木质素导电炭石墨化结构的影响

为了分析和探索导电炭在不同炭化温度下石墨化的特性,以Ni（C4H6O4Ni·4H2O）为催化剂,木质素为原料,催化炭化制备生物质导电炭.通过X射线衍射(XRD),透射电镜(TEM)和拉曼光谱分析手段对导电炭石墨化结构进行表征.结果表明,当木质素炭化温度为500 ℃时,可能开始出现石墨化现象,温度升高,D峰的半峰宽逐渐减小,两峰积分面积比值R值逐渐减小,石墨化程度更高,结晶更完整.炭化温度在1 100 ℃时,电阻率能达到0078 Ω·cm,石墨化度达到837％.炭化温度越高,导电炭的电阻率越小,层间距越小,石墨状微晶结晶度越高,d002晶面间的层间距越接近石墨d002层间距.     

纤维体积分数对单向C/C复合材料导热系数的影响

采用无维布叠层的方式获得不同纤维体积分数的单向长炭纤维预制体,以化学气相渗透(CVI)增密技术制备了单向C/C复合材料.讨论了C/C复合材料的导热机理以及纤维体积分数对单向C/C复合材料导热系数的影响.研究表明,材料沿纤维方向的导热系数约为垂直纤维方向的10倍;材料沿纤维方向的导热系数在不同热处理温度下都随纤维体积分数的增加而增加,而材料垂直纤维方向的导热系数在低热处理温度下随纤维体积分数的提高而略增,但在高热处理温度下随纤维体积分数的提高先增加再降低.     

不同等温热处理条件下半固态挤压Mg_2Si/Al复合材料的组织和性能

采用重力铸造和等温热处理半固态挤压的方法制备了Mg_2Si/Al复合材料,并研究了复合材料的组织及性能。结果表明:经过等温热处理后得到了基体α-Al和增强相Mg_2Si双球化的半固态组织,其中,Mg_2Si颗粒呈现球化,α-Al呈现规则球形或椭球形。与普通重力铸造Mg_2Si/Al复合材料相比,等温热处理温度为555℃、565℃和570℃的半固态挤压Mg_2Si/Al复合材料的布氏硬度分别提高了26.09%、39.13%和31.30%。拉伸测试试验结果表明:等温热处理565℃时,半固态挤压Mg_2Si/Al复合材料的抗拉强度达到了274 MPa,延伸率达到了8.75%。     

用区熔法制备Cu/C复合材料

提出了一种制备颗粒改性铜基复合材料的新方法－区熔法,采用该成功地制取了石墨／铜基复合材料,通过金相、扫描电镜分析和物理性能测试等手段对区熔法制成的复合材料的组织、性能进行了研究。结果表明,在石墨平均粒度小于1μm时,并且在压制密度、加热和冷却速度合适的条件下,复合材料的组织均匀,致密性好,石墨在基体中弥散分布,材料的导电性明显提高,特别是电阻率较国内成分相同的市售商品牌号降低41％。     

高温处理后C/SiC点阵结构复合材料压缩性能

C/SiC点阵结构复合材料具有轻质、高强、防热、抗烧蚀等功能,有望应用于未来高超声速飞行器的热防护系统中.采用纤维束缝合工艺和先驱体浸渍裂解法(PIP)制备了C/SiC四棱锥点阵结构复合材料.将C/SiC点阵结构复合材料试件分别在1 200℃和1 600℃下进行热处理30 min,对高温热处理后的C/SiC四棱锥点阵结构复合材料压缩性能进行了实验研究,并与未进行热处理材料的压缩性能进行了比较.实验结果表明:高温热处理会引起C/SiC四棱锥点阵结构复合材料压缩性能的下降,但1 600℃热处理后材料的强度明显高于1 200℃热处理后材料的强度.     

C/C复合材料制备过程中的有效弹性模量预报

为了对C/C复合材料在不同温度条件下的制备工艺提供实际指导,本文根据沥青基先驱体C/C复合材料制备过程中化学反应特征,利用Arrhenius方程建立了C/C复合材料液相制备工艺力学模型.根据制备工艺中各组分相的体积分数变化,结合均匀化方法和细观力学方法计算和分析了制备工艺过程中材料基体有效弹性模量及其变化规律,并且利用有限元方法预报了制备成型后的细编穿刺C/C复合材料的整体有效弹性模量.     

球墨可锻铸铁的试验研究

本文研究了新型铸铁——球墨可锻铸铁的化学成分范围、热处理工艺、机械性能、铸造性能特点。实验证明:可银铸铁经变质处理能使退火碳球墨化,获得具有典型球墨结构的球状石墨;提高可锻铸铁的碳当量,使热处理工艺的高温保温温度降低,保温时间缩短,节省能源,提高生产率。球墨可锻铸铁的机械性能优于可锻铸铁,能与相同基体的球墨铸铁相当,而铸造性能较可锻铸铁有明显改善。     

灰铸铁激光表面热处理中碳的扩散

采用激光表面热处理的方法,对灰铸铁中石墨相中碳的扩散行为进行了研究,结果表明：灰铸铁基体中条状石墨相中的碳的扩散导致周围组织发生了不同的转变,从而使过渡区／熔化区界线曲折．同时,由于采用了黑化处理,黑化剂中碳向表层组织的扩散会导致最外层硬度相对有所降低．     

碳/碳复合材料致密化影响因素的研究进展

综述了致密化方法、碳纤维表面改性、基体碳前驱体、添加剂及碳纤维编织结构在C/C复合材料制备过程中对C/C复合材料致密化的影响.