Er和Sr共同作用对A356铝合金显微组织与力学性能的影响

采用反应熔渗法将熔融Si渗入C/C多孔体中制备了C/SiC复合材料。研究了包埋式布硅对C/C多孔体不同位置毛细吸附行为的影响以及对制备C/SiC复合材料密度的影响。反应熔渗制备的C/SiC复合材料内部存在残余的游离硅,经过除硅处理后游离硅显著减少,但其致密化程度有所降低,同时其弯曲强度明显下降。     

低温反应熔渗工艺制备C_f/ZrC复合材料

采用反应熔渗工艺,在1200℃、真空环境下将熔融态Zr2Cu合金渗入多孔Cf/C基材制得Cf/ZrC复合材料。结果表明,材料中ZrC含量为(43.8±1.3)%(体积分数,下同),材料弯曲强度为(105.7±5.3)MPa,弹性模量为(64.3±2.8)GPa;ZrC生长机制为"溶解-析出"机制:C基体逐步溶解在Zr-Cu熔液中并形成C-Zr-Cu固溶体,C浓度饱和后逐步析出ZrC纳米晶核,随即通过晶粒融合和元素扩散使晶粒迅速长大;Cf/ZrC复合材料具有优异的抗烧蚀性能,其质量烧蚀率和线烧蚀率分别为(0.0039±0.0008)g/s和(0.0023±0.0012)mm/s。     

多孔体制备工艺对C/C-SiC复合材料弯曲性能的影响

以针刺整体炭毡为坯体,采用CVD和树脂浸渍／炭化混合法增密制备了4种C／C多孔体,然后熔硅浸渗C／C多孔体制备了C／C-SiC复合材料;研究了不同炭涂层、高温热处理对C／C-SiC复合材料弯曲强度和断裂方式的影响。结果表明：热解炭涂层可减少制备过程中炭纤维的损伤,具有适中的界面结合强度,使复合材料的弯曲强度达到161．5MPa,表现出良好的“假塑性”;适当选择高温热处理工艺可制备弯曲性能较高,具有一定“假塑性”的C／C-SiC复合材料。     

W/ZrC复合材料的反应熔渗法制备

采用W/WC多孔预制体中低温熔渗Zr2Cu合金的方法成功制备了W/ZrC复合材料.结果表明:与传统粉末冶金方法相比,制备温度降低了500℃左右.复合材料的组织均匀,致密度较高;抗弯强度和弹性模量分别可达600MPa和360 Gpa:断裂韧性达11.0 Mpa·m1/2,比纯ZrC的断裂韧性提高了4倍.     

活性元素对C/NiAl复合材料界面润湿及浸渗组织的影响

采用座滴法研究了真空、1800℃下NiAl在碳、TiC、SiC和ZrC上的润湿性,并通过铺展实验和熔渗实验优化了NiAl改性C/C复合材料的活性添加元素及添加量。采用真空熔渗法制备NiAl改性C/C复合材料,采用X射线衍射仪和扫描电镜分析了复合材料的微观结构和渗透机制。结果表明,NiAl与C或SiC的润湿性较差,与TiC或ZrC的润湿性很好;添加Ti能改善NiAl和C的润湿性,Ti粉含量为15%(质量分数)时,C/C复合材料熔渗NiAl的效果最佳,NiAl渗透层的厚度为0.8~0.9 mm;添加Ti利于C/C复合材料渗NiAl的主要原因是Ti与C反应形成TiC,改善了NiAl在C/C复合材料中的化学吸附和物理吸附特性,NiAl通过毛细管力作用渗入到C/C复合材料坯体中。     

Si_3N_4／Al复合材料制备及无压浸渗技术研究

用β-Si3N4纳米颗粒浆料浸渍多孔聚合物材料,通过加热烧蚀掉聚合物,制备出三维空间连续网络结构预制块体,再通过无压浸渗将铝液浸渗到预制体中,成功制备出陶瓷与金属相互贯穿的Si3N4/Al金属基复合材料。利用座滴定法测试了Al在Si3N4基片上的润湿角,探讨了其浸渗机理,分析了润湿角、浸渗力、浸渗温度和浸渗时间对Si3N4/Al金属基复合材料浸渗行为的影响。     

CuxSiy改性C/C-SiC复合材料的制备及其性能

以针刺整体炭毡为预制体,采用化学气相渗透法(CVI)增密制备C/C多孔体,然后采用反应熔体浸渗法(RMI),将Cu与Si同时熔渗进C/C坯体中制备CuxSiy改性C/C-SiC复合材料.研究CuxSiy改性C/C-SiC复合材料的组织结构、力学性能和摩擦磨损性能,并与C/C-SiC复合材料进行对比.结果表明:CuxSiy改性C/C-SiC复合材料的弯曲强度和冲击韧性略低于C/C-SiC复合材料的;采用30Cr钢作对偶时,CuxSiy改性C/C-SiC复合材料的摩擦因数约为0.24,线磨损率小于4 μm·side-1·cycle-1,均与C/C-SiC复合材料的相近,但其摩擦表面温度降低约50 ℃;以自身材料作对偶时,CuxSiy改性C/C-SiC复合材料的摩擦磨损性能略低于C/C-SiC复合材料的.     

ZrC-W复合材料的无压反应浸渗制备工艺

以WC粒径为4μm气孔率为55％的多孔WC为预制体,Zr2Cu合金为浸渗剂,采用低温反应浸渗工艺制备了ZrC-W复合材料,系统研究了反应浸渗温度和时间对复合材料的物相组成及显微组织的影响规律.结果表明,随浸渗温度的升高,WC与Zr2Cu合金的反应程度增加,即生成的ZrC和W的含量增加,WC的残留量减小,当浸渗温度超过1500℃时,残留的WC转变为W2C相.随浸渗时间的延长,ZrC和W的含量增加,WC的残留量减小,ZrC的点阵常数增大,并出现W2Zr、Cu5Zr等中间反应相.     

Si3N4/Al复合材料制备及无压浸渗技术研究

用β-Si3N4纳米颗粒浆料浸渍多孔聚合物材料，通过加热烧蚀掉聚合物，制备出三维空间连续网络结构预制块体，再通过无压浸渗将铝液浸渗到预制体中，成功制备出陶瓷与金属相互贯穿的Si3N4/Al金属基复合材料。利用座滴定法测试了Al在Si州．基片上的润湿角，探讨了其浸渗机理，分析了润湿角、浸渗力、浸渗温度和浸渗时间对Si3N4/Al金属基复合材料浸渗行为的影响。     

Si-Mo-Zr反应熔渗改性C/C复合材料的微观结构与烧蚀性能

为了提高C/C复合材料的抗烧蚀能力,采用不同配比的Si-Mo-Zr混合粉末反应熔渗改性C/C复合材料。利用X射线衍射分析仪(XRD)、扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)分析改性C/C复合材料的物相组成和微观结构。利用氧乙炔焰烧蚀仪检测分析样品的烧蚀性能。结果表明:当混合粉末的成分配比为n(Si):n(Mo):n(Zr)=10:1:4时,样品熔渗效果最佳,密度和孔隙率分别为2.66g/cm~3和8.1%。熔渗效果较差的样品仅在靠近样品表面有SiC和ZrC陶瓷相共存的区域,样品内部仅含有少量SiC;熔渗较好的样品可以在样品内部观察到SiMoZrC固溶相以及环状ZrC相。熔渗效果较差的样品由于内部陶瓷相含量较少,其烧蚀性能随着烧蚀时间从300s提高到600s而急剧下降。     

Pyrolysis mechanism of ZrC precursor and fabrication of C/C-ZrC composites by precursor infiltration and pyrolysis

C/C-ZrC composites were prepared by precursor infiltration and pyrolysis using the organic zirconium as precursor. The conversion mechanisms of the precursors such as the thermal behavior, structural evolution, phase composition, microstructure, composition of the precursors and products were analyzed by thermal gravimetric analyzer, Fourier transform infrared spectrometer, X-ray diffraction and scanning electron microscope. The results indicate that the ZrC precursor transforms to inorganic ZrO₂ from room temperature to 1200 °C, then reduces to ZrC at 1600 °C through the carbothermal reduction reaction. The microstructure of the C/C-ZrC composites was also investigated. The composites exhibit an interesting structure, a coating composed of ZrC ceramic covers the exterior of the composite, and the ZrC ceramic is embedded in the pores of the matrix inside the composite.     

G(f)/HA-CS复合材料的制备及性能研究

以羟基磷灰石-壳聚糖(HA-CS)为基体,玻璃纤维G(f)为增强相,采用原位杂化法制备短玻璃纤维增强HA-CS基生物复合材料.研究交联剂、羟基磷灰石含量和玻璃纤维含量对复合材料性能的影响.采用红外吸收光谱、扫描电子显微镜和万能材料试验机对材料的结构和性能进行表征.结果表明:原位杂化法能制备性能较好的复合材料;用戊二醛交联改性复合材料可以明显增加其韧性和弯曲强度,使复合材料抗弯曲强度提高16%;当CS/HA=10/1(质量比)和玻璃纤维含量为1.5%时复合材料抗折强度达到极大值84.47 MPa;随玻璃纤维含量的增加,复合材料的断裂面由平整向多层断裂变化,材料的韧性有所提高.     

B_4C粒度配比对B_4C-Al复合材料显微组织与力学性能的影响

在B_4C预烧体中真空熔渗铝制备B_4C-Al复合材料,研究不同粒度配比对复合材料显微组织和力学性能的影响.结果表明:B_4C-Al复合材料主要由B_4C、Al、AlB_2和Al_3BC等相组成;随着细颗粒B_4C(d_(50)=1 μm)含量的增加,复合材料的HRA硬度逐渐降低,抗弯强度逐渐增大,断裂韧性先增大后稍微降低,当细颗粒B_4C含量为40%(质量分数)时,复合材料的气孔率、硬度HRA、抗弯强度和断裂韧性分别为1.08%、71.7、505.8 MPa和6.41 MPa·m~(1/2);延性铝的加入和细颗粒B_4C的增加是造成材料断裂韧性提高的主要原因;随着Al渗入量的增加,复合材料断口中金属撕裂棱及韧窝的比例增加.     

工艺因素对C_((f))/HA-PMMA生物复合材料弯曲性能的影响

采用原位合成与溶液共混相结合的方法,制备了短切碳纤维(C_((f)))增强纳米羟基磷灰石(HA)-聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)生物复合材料.分别研究了丙烯腈基短切碳纤维含量、引发剂(过氧化苯甲酰,BPO)用量和HA的质量分数对复合材料弯曲强度和弯曲模量的影响.采用万能材料试验机和扫描电子显微镜对复合材料的弯曲性能及断面的微观形貌进行了测试和表征.结果表明,在一定质量分数范围内,分别增加碳纤维含量、BPO用量或HA的含量,复合材料的弯曲强度和模量均呈现先增大后减小的趋势.当C_((f))含量为4%、BPO用量为1.6%和HA质量分数为8%时,复合材料的抗弯曲强度和模量达到最大值,分别为130 MPa和4.47 GPa.     

Preparation and mechanical properties of carbon/carbon composites with high textured pyrolytic carbon matrix

Short carbon fiber felts with an initial porosity of 89.5% were deposited by isobaric, isothermal chemical vapor infiltration using natural gas as carbon source. The bulk density of the deposited carbon/carbon (C/C) composites was 1.89 g/cm³ after depositing for 150 h. The microstructure and mechanical properties of the C/C composites were studied by polarized light microscopy, X-ray diffraction, scanning electron microscopy and three-point bending test. The results reveal that high textured pyrolytic carbon is deposited as the matrix of the composites, whose crystalline thickness and graphitization degree highly increase after heat treatment. A distinct decrease of the flexural strength and modulus accompanied by the increase of the toughness of the C/C composites is found to be correlated with the structural changes in the composites during the heat treatment process.     

SPS反应烧结HfB2复合材料的制备和性能

针对HfB2陶瓷材料难烧结和韧性差等问题,选择ZrC粉、Si粉和C粉为烧结助剂,借助ZrC-Si-C间的原位反应生成ZrSi2和SiC,促进HfB2陶瓷的烧结,并提高HfB2陶瓷的综合力学性能。结果表明,HfB2与烧结助剂的混合粉体经放电等离子烧结(SPS)在1600℃保温10 min和40 MPa的压力条件下制备出相对密度为96.6 1%的HfB2-ZrSi2-SiC复合材料,所制样品的硬度、抗弯强度和断裂韧性均随着烧结助剂ZrC-Si-C含量的增加呈现先上升后降低的趋势。当ZrC-Si-C添加量为10%时所制备样品的综合力学性能最好,其硬度值为26.80±1.2 GPa、抗弯强度为504±40 MPa、断裂韧性值为4.66±0.21 MPa·m1/2。     

Effect of SiC/ZrC ratio on the mechanical and ablation properties of C/C–SiC–ZrC composites

The effect of SiC/ZrC weight ratio on the mechanical and ablation properties of carbon/carbon composites modified by SiC nanowires reinforced SiC–ZrC ceramics (C/C–SiC–ZrC) was studied. Results showed that C/C–SiC–ZrC composites with a SiC/ZrC ratio of 1:1.5 exhibited good mechanical and ablation properties. The flexural strength and modulus were 201 ± 20 MPa and 18 ± 1 GPa, respectively. After ablation for 120 s, the linear and the mass ablation rate were 0.012 mm/s and 0.0019 g/s. The good performance is attributed to a higher density, the reinforcing effect of SiC nanowires and the proper SiC/ZrC ratio.     

HfC-TaC改性对C/SiC-ZrC复合材料静态氧化行为的影响

利用HfC-TaC对C/SiC-ZrC陶瓷基热结构复合材料进行改性,提升C/SiC-ZrC材料的抗氧化性能。结合前驱体浸渍裂解和化学气相沉积法制备陶瓷基复合材料,并通过静态氧化实验（1600 ℃/5 h和1600 ℃/20 h）检验其抗氧化性能。结合弯曲强度测试和失重情况分析,发现HfC-TaC可以有效改善C/SiC-ZrC复合材料的氧化行为,且能够使其满足力学性能要求。借助X射线衍射仪、扫描电子显微镜和能谱仪等仪器,对复合材料的晶相结构、微观结构等进行了分析,结果显示：均匀的元素分布和基体中各陶瓷组元间良好的融合度是C/SiC-ZrC复合材料抗氧化性能提升的原因。     

添加钛对炭/炭复合材料渗铜的影响

通过铺展实验和渗透实验考查添加钛对铜与C/C复合材料润湿性能的影响。采用真空熔渗的方法成功地将铜合金液渗入到C/C复合材料坯体中。对渗铜后形成的C/C-Cu复合材料进行X射线衍射、金相和扫描电镜分析。结果表明,加入12%~16%(质量分数)的钛元素粉末使铜在C/C复合材料表面有好的铺展性能;含钛铜合金渗入到C/C复合材料中有TiC形成。添加钛元素能改善C/C复合材料渗铜性能的主要原因是改善铜在C/C复合材料中的化学吸附和物理吸附特性;通过毛细管力作用,合金液渗入到C/C复合材料坯体中。     

浸渗法制备高铬铸铁/TiC-SiC复合材料及微观组织

采用小颗粒TiC包覆SiC陶瓷颗粒,在惰性气体保护下选用无压浸渗方法制备了高铬铸铁/TiC-SiC复合材料;利用SEM/EDX观察和分析了液态铸铁在SiC预制体中的浸渗情况、组织特征和成分分布;结合高铬铸铁/Ti-SiC复合材料的组织特点和浸渗行为特点,分析了TiC粉体对浸渗行为和复合材料组织的影响。观察结果表明,当TiC加入量≤10%(质量分数,下同)时,Fe/Cr合金无法润湿SiC颗粒,而当加入量≥20%时,Fe/Cr合金和预制体之间润湿性得到改善,增加TiC含量更有利于Fe/Cr合金浸渗;基体中大尺寸SiC颗粒消失,出现了尺寸接近毫米级的条状单质碳,这与高铬铸铁/Ti-SiC复合材料的组织差异较大。对比两种复合材料组织发现,添加Ti粉末在金属液中可与C结合生成TiC,而添加的TiC颗粒在组织中呈鹅卵石状,边缘圆润,出现金属液与陶瓷颗粒之间的互溶。在浸渗过程中,添加TiC和Ti与浸渗金属发生的反应不同,且高质量分数的TiC对金属液浸渗过程有明显的促进作用。