C/Al复合材料中镍涂层的界面行为

为改善纤维与基体的润湿性,在碳纤维表面涂覆Ni、SiC-Ni。经铝液浸渗实验表明Ni涂层可以使纤维很好地分布于基体中。但Ni单涂层导致碳纤维损伤,Ni、SiC-Ni两状态下界面与基体中均产生大量脆性相,急剧降低复合材料的强度。     

涂层及热处理状态对碳纤维机械性能的影响

本文系统研究了热处理对具有Ni、SiC、SiC-Ni双涂层的碳纤维机械性能的影响。结果表明,碳纤维拉伸强度随SiC涂层厚度增加而提高,涂SiC碳纤维断裂方式为纤维拔出型。经热处理后涂SiC碳纤维性能不下降。涂SiC-Ni碳纤维随热处理时间延长而缓慢下降,涂Ni碳纤维性能下降最快。分析了碳纤维性能下降的原因及碳纤维在不同条件下的断裂机制。     

SiC-Ni 双涂层的界面反应对 C/Al 复合材料力学性能的影响

研究了不同工艺条件下具有 SiC-Ni 双涂层的碳纤维增强 Al 基复合材料的界面反应、界面结构及其对复合材料力学性能的影响,分析了不同界面条件下复合材料的典型破坏过程。实验表明:以 SiC 涂层作为界面反应阻挡层,可有效地阻止纤维与基体的反应,保证 C/Al 复合材料在界面反应很严重的情况下仍能保持较高的强度水平。初步提出了这种复合材料保持较高强度的原因和断裂机制。     

纳米多孔Ni-P涂层催化制备螺旋碳纤维研究

以纳米多孔Ni-P涂层为催化剂模板,制备形貌良好、宏量生长的螺旋碳纤维。采用扫描电子显微镜对螺旋碳纤维进行微观形貌观察,采用X射线能量色散谱仪对纳米多孔Ni-P涂层表面进行元素分析,采用X射线衍射仪表征其物相组成。研究了反应温度、升温速率、反应气氛对螺旋碳纤维形貌及纳米多孔Ni-P涂层物相组成的影响。实验结果表明,非晶态的纳米多孔Ni-P涂层在升温过程中会形成结晶Ni相和结晶Ni3P相。随着温度的提高,用纳米多孔Ni-P涂层催化生长的螺旋碳纤维直径出现由大变小的趋势,在600℃时制备的碳纤维其螺旋形貌最佳。螺旋碳纤维的纤维直径、螺旋直径与纳米多孔Ni-P涂层中Ni(200)晶面的择优取向强度相关,这是决定螺旋碳纤维形貌的关键,Ni(200)晶面的择优取向强度越高,生长的螺旋碳纤维的纤维直径和螺旋直径越小。     

C-Si 梯度涂层对碳纤维性能的影响

本文提出并探索了在碳纤维表面化学气相沉积 C-Si 梯度涂层的新方法,研究了 C-Si 梯度涂层对碳纤维性能的影响。实验结果表明,碳纤维表面化学气相沉积 C-Si 梯度涂层结构中的 C,Si 元素均呈非晶态结构;梯度涂层能大幅度提高碳纤维的抗氧化性。梯度涂层减少了涂层与纤维基体的各种不匹配因素,缓和了涂层中热应力,限制了氧化反应的进行,使梯度涂层纤维氧化前后强度均明显高于 Si,SiC,SiO_2等单一涂层纤维。     

聚合物涂层对高模量碳纤维表面性能的影响

为改善碳纤维表面性能以及碳纤维/树脂复合材料的界面性能,对PAN基高模量碳纤维（HMCF）表面进行聚合物涂层处理。研究了不同潜伏性固化剂含量的聚合物涂层对HMCF表面以及碳纤维/树脂复合材料的界面性能的影响。IR分析表明,聚合物涂层与纤维或树脂基体发生了化学反应。扫描电镜和动态机械热分析的结果也说明,聚合物涂层能够提高...     

氧化铝/氧化硅溶胶对碳纤维表面的处理及应用

采用溶胶-凝胶( sol-gel) 技术, 以正硅酸乙酯、三氯化铝和硝酸铝为基本原料, 按3Al₂O₃/2SiO₂的组成配制成溶胶。将此溶胶对碳纤维进行涂覆并无机化, 得到纤维单丝表面均匀致密的氧化物涂层。在高温下此涂层可从氧化物转变为莫来石晶型。涂层对碳纤维的高温抗氧化性有显著提高, 并且增强了碳纤维与铝基体和碳化硅陶瓷基体的复合性能。      

增强纤维的梯度功能涂层

本文在分析纤维增强金属基复合材料的纤维/基体界面的行为以及对增强纤维涂层的要求的基础上,提出能满足抗扩散,反应障垒、润湿媒介和保证纤维发挥潜能等多种要求的纤维涂层结构--梯度功能涂层.本文还介绍了用化学气相沉积(CVD)的方法在碳纤维上制备梯度功能涂层的细节.      

熔盐反应法在碳纤维表面制备TaC涂层

在由NaCl、KCl和KF组成的混合盐体系中,利用熔盐反应法在碳纤维表面成功地制备了TaC涂层.研究了反应温度对TaC涂层相组成、表面形貌以及涂层厚度的影响.结果表明,在950~1200℃范围内能在碳纤维表面制备TaC涂层,并且随着反应温度的升高,TaC涂层的厚度增加,涂层的颗粒尺寸增大,均匀程度下降.TaC涂层对碳纤维抗氧化能力的改善在很大程度上取决于涂层质量以及涂层与碳纤维基体的结合状态.在1000℃保温5h制备的TaC涂层连续、均匀而致密,且与基体的结合较好,涂层后碳纤维的起始氧化失重温度从原来的450℃升高到650℃左右.     

具有有序宏观结构纳米碳纤维的制备及其性能应用

以CH4为碳源,金属Ni为催化剂,采用化学气相沉积法(CVD)在有序宏观基体材料(SiO2纤维,Al2O3纤维)上制备出纳米碳纤维。利用场发射扫描电镜(FE-SEM)、透射电镜(TEM)、拉曼光谱(Raman)以及热重分析(TG)对产物进行了微观形貌和结构的检测。结果表明,所制备的纳米碳纤维具有取向性,能够在有序宏观基体材料上形成致密有序的纳米碳纤维层;与Al2O3纤维相比,SiO2纤维更易于生成高质量的纳米碳纤维;所制备的纳米碳纤维遵循顶端生长模式。此外,采用纳米碳纤维作模板可以原位合成出具有有序宏观结构的纳米LaMnO3,它能明显降低碳黑颗粒的起燃温度,具有潜在的应用前景。     

涂层碳纤维增强镁基复合材料

采用液态浸渗方法,使表面带有镍、铜和二氧化硅涂层的碳纤维与金属镁结合,形成C/Mg复合材料.研究发现:镍,铜、二氧化硅涂层均可实现镁液对纤维的润湿,形成复合材料;复合材料形成后,镍和铜涂层均已消失;镍在高温下与碳纤维相容性较差;二氧化硅涂层稳定,对纤维有较好的保护作用,涂层不同,形成了不同的纤维分布状态.     

Semisolid-rolling and annealing process of woven carbon fibers reinforced Al-matrix composites

Semisolid-rolling method was successfully developed to prepare the Ni-coated woven carbon fibers reinforced Al-matrix composite. Due to the appropriate matrix flowability and rolling pressure, the Al-matrix could infiltrate into the woven fibers sufficiently and attach to the reinforcements closely forming a smooth interface. The rolling speed of 4 rad/min offered a subtle equilibrium between the heat transfer and the material deformation. The covering matrix should be controlled at semisolid state to provide a better infiltration behavior and a protective effect on the carbon fibers. With the addition of fibers, an improvement for more than 25% was obtained in the bending strength of the materials. Furthermore, the woven carbon fibers could strengthen the composite in multiple directions, rather than only along the fiber longitudinal directions. The annealing process promoted the Ni coating to react with and to diffuse into the matrix, resulted in an obvious increase of the bending strength.     

用溶胶－凝胶法在碳纤维表面涂覆Al2O3

本文研究用溶胶-凝胶方法在碳纤维表面涂覆Al₂O₃,的工艺对涂层性能、结构及对纤维强度、抗氧化性能等的影响。结果表明:所配溶胶质量好,涂覆工艺合适,可在纤维表面得到均匀、连续的Al₂O₃,涂层;该涂层不仅改善了纤维的抗氧化性能,而且还能保持纤维原有的强度;改善与熔铝的润湿性,为复合材料的制备提供方便。     

用溶胶－凝胶法在碳纤维表面涂覆Al_2O_3

本文研究用溶胶－凝胶方法在碳纤维表面涂覆Ａｌ＿２Ｏ＿３，的工艺对涂层性能、结构及对纤维强度、抗氧化性能等的影响。结果表明：所配溶胶质量好，涂覆工艺合适，可在纤维表面得到均匀、连续的Ａｌ＿２Ｏ＿３，涂层；该涂层不仅改善了纤维的抗氧化性能，而且还能保持纤维原有的强度；改善与熔铝的润湿性，为复合材料的制备提供方便。     

阳极氧化对炭纤维电镀镍的影响

采用阳极氧化法对炭纤维进行连续表面改性,并在其表面进行电镀镍处理,利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、热重分析和酸碱滴定等方法研究了炭纤维阳极氧化前后的物理化学结构及对炭纤维电镀镍镀层的影响。结果表明:经过阳极氧化处理后,炭纤维表面的总酸性官能团提高约10倍;炭纤维拉伸强度降低先慢后快;阳极氧化可以改善镀层的生长过程,使镍镀层的生长由(V-W)模式转变为(F-M)模式,并且促使镀层晶粒细晶化,N i晶粒尺寸由14.5nm降为11.2nm,提高了镀镍炭纤维的抗氧化性以及镀层与炭纤维的结合力,阳极氧化后镀镍的炭纤维初始氧化温度较镀镍炭纤维提高了50℃。     

激光熔敷Cr3Si/Cr2Ni3Si复合材料涂层组织与耐磨性研究

以Cr-Si-Ni合金粉末为原料、利用激光熔敷技术在A3低碳钢表面上制得了以金属硅化物Cr₃Si为增强相,以Cr₂Ni₃Si复杂金属硅化物为基体的快速凝固Cr₃Si/Cr₂Ni₃Si复合材料冶金涂层,分析了该涂层的显微组织,并分别在干滑动磨损及二体磨料磨损条件下测试了该涂层的耐磨性能。研究结果表明,由于激光熔敷Cr₃Si/Cr₂Ni₃Si快速凝固复合材料涂层组织细小、均匀,在滑动磨损过程中不易与对偶件粘着、在磨料磨损过程中具有很高的抗切削抗剥落能力,因而在干滑动磨损及二体磨料磨损条件下涂层均具有优良的耐磨性能。