一种快速制备C/C复合材料工艺的探讨

用液化石油气作碳源、炭毡作增强体,在坯体中埋置导电层产生温度场和电磁场梯度,在自行设计的多元耦合物理场CVI炉中制备炭/炭(C/C)复合材料,并就沉积温度、压力、碳源气体浓度等工艺条件对增密速度和材料结构的影响作了探讨性研究.采用偏光显微镜研究了沉积炭的显微结构.研究表明,多元耦合物理场CVI工艺增密速度快,初始密度为0.2g/cm3,尺寸为260mm×60mm×20mm的坯体,在920℃、3kPa、碳源浓度45%的条件下沉积20h,试样的密度达到1.71 g/cm3;在960℃、0.1kPa、碳源浓度45%的条件下,可获得结构一致的粗糙层结构(RL)热解炭.     

用热梯度式CVD增密技术制造C/C复合刹车盘

利用自行研制的热梯度式炉系统探索了利用差温式ＣＶＤ增密技术制备高性能Ｃ／Ｃ复合杀车盘的可行性,研究了温度、气氛压力、气流量等对ＣＶＤ增密过程的影响及增密过程动力学特性,实验了在较短周期制取高密度Ｃ／Ｃ复合盘件,显示了该项技术工业应用的良好前景。     

航空刹车用C/C复合材料致密化工艺及其进展

介绍了各种常规CVD工艺及其特点，并结合现行广泛采用的均热法CVD工艺，综述了针对其不足而展开的一系列新工艺研究及进展。     

C/C复合刹车材料防氧化涂层的性能

以氯化锌、磷酸、磷酸盐等为原料研制一种新型改性磷酸盐涂料,利用扫描电镜观察涂层C/C复合材料试样氧化前后微观结构形貌的变化,并对比研究改性前后磷酸盐涂料及以硅、硼为主的多组分陶瓷涂料涂层试样的静态防氧化性能、热震性能.结果表明:在500℃氧化100h,这三种涂层均具有良好的氧化防护性能,涂层试样最大失重率仅为1.25%;在700℃氧化30h,以及经过"900℃、3min<=>室温、2min 30次"→"1100℃、3min<=>室温、2min 10次"的连续热震实验,改性磷酸盐涂层试样的氧化失重率均最小,分别为1.76%和1.98%,远优于另外两种试样.改性磷酸盐涂料具有优异的防氧化性能和抗热震性能.     

“CVI+压力PIP”混合工艺制备低成本 C/SiC复合材料

以低成本填料改性有机硅浸渍剂作为先驱体,采用"化学气相渗透法+压力先驱体浸渍裂解法"(CVI+P-PIP)混合工艺制备了低成本C/SiC陶瓷复合材料.研究了浸渍剂裂解机理,探讨了界面涂层对复合材料性能的影响.结果表明,填料改性有机硅浸渍剂裂解产物结构致密、陶瓷产率高;压力可提高填料改性有机硅浸渍剂的致密效率.混合工艺充分利用沉积SiC基体和裂解SiC基体的致密化特点,有效缩短了制备周期.C/SiC/C三层界面不仅可降低纤维/基体之间结合强度界面,提高了复合材料韧性;而且减缓了氧化性气体扩散到碳纤维表面的速度,改善了复合材料的抗氧化性能.复合材料的抗弯强度达到455MPa,断裂韧性达到15.7MPa·m-1/2.在1300℃空气中氧化3h,复合材料失重仅8.5%.     

B4C/C功能梯度材料制备及其性能研究

采用粉末冶金法中的叠层法在2000℃,40MPa的热压烧结条件下设计制备了B4C组分含量变化范围为10％～50％（质量分数）的B4C／C功能梯度材料（FGM）。同时,为了深入考察B4C／C FGM各叠层的性能,在相同的工艺条件下,制备了对应不同叠层的B4C／C均质复合材料。性能测试表明随着B4C含量的增加,对应B4C／C均质复合材料的密度、强度、电阻率、抗氧化性等性能均呈现单调递增的趋势;同时B4C／C FGM整体表现出低密度和高弯曲强度特征,分别可达2．16g／cm^3和138MPa。SEM图和XRD特征曲线表明B4C／C FGM梯度特征显著,抗氧化实验表明B4C／C FGM的抗氧化性也呈现比较明显的梯度变化特征,有望作为抗等离子体、单壁抗氧化等领域用材料。     

C/C复合材料TCVI工艺温度控制系统研究

本文简要介绍了C/C复合材料TVCI工艺(热梯度化学气相渗透)原理,分析了其温度控制特点.针对该工艺高精度温度与温度梯度难以控制的不足,引入模糊控制理论,建立了基于自寻优的TCVI工艺温度模糊控制系统.仿真结果表明,该控制系统稳态精度高,规则易于调整,具有重要的实际应用价值.     

C/C刹车材料摩擦表面层的微结构

采用透射电子显微镜（TEM）、 拉曼光谱（RMS）、 扫描电子显微镜（SEM）等手段, 研究了C/C复合材料在刹车过程中摩擦表面层微观结构变化, 建立了微结构模型; 利用有限元分析方法仿真了具有微凸体的试样在摩擦过程中的温度分布。研究表明: 摩擦表面除了形成一层数微米厚的摩擦层外, 还在摩擦层上不均匀地覆盖一层摩擦膜; TEM及选区电子衍射图（SAED）结果显示摩擦膜大部分区域为中等织构, 随着到外表面距离的减小, 织构度逐渐升高, 且在摩擦膜的最表面发现高石墨化度的区域; RMS同样证实摩擦表面存在局部高石墨化度区域, 摩擦过程中粗糙表面微凸体的最高温度远大于摩擦平面, 是导致摩擦表面应力石墨化的主要因素之一。      

耦合物理场CVI制备炭/炭复合材料及其机理

用液化石油气作碳源、炭毡作增强体,在坯体中埋置导电层诱导产生温度场和电磁场梯度,在自行设计的多元耦合物理场CVI炉中制备C/C复合材料,用偏光显微镜观察热解炭的显微结构,用XRD表征了材料的石墨化度和微晶尺寸等结构参数,所有样品均为一次性沉积所得,其增密曲线是采用把坯体密度与在线电阻进行拟合所得.研究了沉积温度、碳源气体分压对增密速度和材料结构的影响;并对物理场的耦合机理和热解炭的沉积机理作了探讨.研究表明,多元耦合物理场CVI工艺增密速度快,沉积20h,试样的密度达到1.71g/cm³;除了能获得中等织构的光滑层(SL)和带状结构的热解炭,还可获得高织构的粗糙层结构(RL)热解炭,在2300℃、2h热处理后,其石墨化度达到77%以上.     

C/C-SiC刹车材料的研究进展

C/C-SiC复合材料是新一代高性能刹车材料,在高速列车、飞机和重型汽车等高能载制动领域具有广阔的应用前景。介绍了C/C-SiC复合材料的制备方法,分析了各种制备方法的优缺点。从材料的物相组成和使役条件两方面分析了C/C-SiC刹车材料摩擦磨损性能的影响因素,介绍了C/C-SiC刹车材料的优化设计,并对未来的研究方向、研究重点进行了展望。     

C/C复合材料的金相制样

详细论述了Ｃ／Ｃ复合材料金相样品的制备方法和金相样品制备过程中可能产生的问题以及控制和消除它们的方法,依此方法可确保获得一个平整的、能反映Ｃ／Ｃ复合材料真实显微组织和结构的金样样品。     

真空感应CVI/CVD系统自动化控制技术

介绍了真空感应CVI／CVD系统结构、功能。针对真空感应系统干扰强的特点，分析了对该系统进行控制的要点。根据操作工艺设计了基于分布式、模块化控制解决方案。实现了被控量的在线实时测控。开发了真空感应系统专用控制软件，同时介绍了控制系统软件的主要功能。分析了PLC、智能模块、智能仪表与工业控制计算机的通讯机制，并给出了通讯的实现方法。     

模压法制备C/C复合材料的研究

对模压法制备 Ｃ／ Ｃ复合材料的坯体模压工艺过程、 Ｃ／ Ｃ复合材料的致密化过程及 Ｃ／ Ｃ复合材料的结构和性能的相关性进行了研究。结果表明,物料中纤维含量及模压的温度、压力是影响初坯体成型及其密度的关键;除工艺条件外,原料的组成也是影响 Ｃ／ Ｃ复合材料致密化的重要因素;对 Ｃ／ Ｃ 复合材料力学性能研究的结果表明, Ｃ／ Ｃ复合材料的密度对材料的力学性能有很重要的影响。     

Oxidation Protective Multilayer CVD SiC Coatings Modified by a Graphitic B-C Interlayer for 3D C/SiC Composite

A layered graphitic CVD B-C coating was introduced between two CVD SiC coating layers. Microstructure and chemical characterization of the CVD B-C and the hybrid SiC/B-C/SiC multilayer coating was performed using SEM, EDS, XPS and XRD. Oxidation protection ability of the coating for the C/SiC composite was studied using a thermogravimetric analyzer (TGA) in the isothermal mode and by measuring residual flexural strength. The layered graphitic CVD B-C coating middle layer reduced the maximum crack width in the CVD SiC coating. The hybrid SiC/B-C/SiC multilayer coating provided a better oxidation protection for C/SiC composite than a three layer CVD SiC coating due to coating crack control and sealing effects at temperatures up to 1,300°C for 900 min.     

高性能C／SiC复合材料的快速制备

研究开发了“CVI+PIP”组合工艺,本着“低成本、短研制周期,适合批量化生产”的目的,研制的C/SiC复合材料弯曲强度高达561MPa,断裂韧性高达17MPa     

C/Al复合材料电性能研究

本文主要研究了碳纤维增强铝复合材料中纤维含量、纤维排布方式和温度对材料导电性能的影响,实验结果表明,复合材料的电阻率随着纤维含量的增加,纤维排布角度的增大和测试温度的增高而增大。     

C/Al复合材料电性能研究

本文主要研究了碳纤维增强铝复合材料中纤维含量、纤维排布方式和温度对材料导电性能的影响,实验结果表明,复合材料的电阻率随着纤维含量的增加,纤维排布角度的增大和测试温度的增高而增大。      

C/Al复合材料界面反应动力学

本文通过对扩散控制C/Al界面反应的理论分析和试验测量,建立了模拟复合材料界面反应的动力学方程.理论分析求解的是一组反应扩散方程;实验测量界面反应层厚度用的是扫描俄歇微探针深度剖面分析方法.实验测量的结果很好地验证了理论分析所建立的界面反应动力学方程,并给出了所用样品界面反应的激活能.     

C/Al复合材料界面反应动力学

本文通过对扩散控制C/Al界面反应的理论分析和试验测量,建立了模拟复合材料界面反应的动力学方程.理论分析求解的是一组反应扩散方程;实验测量界面反应层厚度用的是扫描俄歇微探针深度剖面分析方法.实验测量的结果很好地验证了理论分析所建立的界面反应动力学方程,并给出了所用样品界面反应的激活能.