碳纤维预制体的初始A／V值对化学气相渗透动力学和热解碳结构的影响

采用体积含量分别为7．1％和14．2％的两种碳纤维符向州性针刺毡为预制体,研究厂预圳体内部训始碳纤维表面积与自由体积比值（A／V值）对热解碳的等温等压化学气相渗透动力学以及热解碳纵念结构变化的影响史验研究以22．5kPa纯甲烷为碳源气体,沉积温度为1095℃,气体平均停留时间0．1s,沉积时间从20h到120h不等热解碳沉积后测量了C／C复合材料的表观密度、开气孔率、热解碳的真密度及其内部分布。利用正交偏光显微镜测试了热解碳的织态结构,研究结果表明,热解碳的初始沉积过稃主要受气相-表面形核机制控制,随着致密化的进行,逐渐转变为表面生长机制,这种从彤核到表面生长机制的转化,导致了热解碳的织态结构相应地从低织构向中织构、最后钊高织卡勾的转化。上述沉积机制和结构的变化,都是由于碳纤维编制体初始A／V值的不同以及由于热解碳不断沉秘导致的A／V值的不断增大引起的。增大碳纤维编制体的初始A／V值,可以导致这此转化存致密化过程中提前发生．上述结果能够很好地证明以前相关研究的结论。     

孔隙密度对化学气相沉积泡沫金刚石导热性能的影响

选择不同孔隙密度的泡沫铜为沉积衬底,通过化学气相沉积(chemical vapor deposition, CVD)技术在其表面沉积连续金刚石膜,借助有限元模拟阐释泡沫骨架的孔隙密度对金刚石膜整体传热效果的影响,并通过扫描电镜、拉曼光谱及红外热成像仪等对不同孔隙密度的泡沫金刚石微观形貌、膜层成分以及热扩散性能进行对比与分析。结果表明:高孔隙密度泡沫衬底更有利于热量传递,但其极小的泡沫孔径会限制自由基在孔隙内部流动,CVD沉积的金刚石晶粒尺寸明显减小,仅有2～3 μm,晶粒质量也略逊于中、低孔隙密度样品的。在相同加热时间内的红外热成像中,中孔隙密度泡沫金刚石的表面升温速率相比低、高孔隙密度样品的升温速率分别提升43.4%与12.7%。综上所述,兼具良好三维连通特性与优异金刚石质量的中孔隙密度泡沫金刚石表现出更为优异的导热性能,是更理想的导热增强体选择。      

化学气相沉积TaC涂层的微观形貌及晶粒择优生长

利用TaCl5-Ar-C3H6体系,采用X射线衍射技术和扫描电镜研究不同温度下化学气相沉积TaC涂层微观形貌及晶粒择优生长.结果表明:在800～1 200℃时,随沉积温度升高,TaC颗粒从圆球形逐渐转变为多角形以及金字塔形多面体,而其晶体择优取向依次从无明显择优取向向<220>和<200>转变;利用生长参数α和VAN DERDRIFT,MEAKIN的纳米级晶粒选择生长模型可较好地解释不同形貌的生长机制.当α=3时,薄膜会优先生长成<200>择优取向的金字塔晶粒;当α=1.5时,则容易生长成(220>取向的多角形晶粒.     

一种强制脉冲化学气相渗透工艺方法

本发明涉及一种强制脉冲CVI工艺,其特征在于引入强制脉冲流动的方法．以保证在界面均匀沉积的同时提高界面沉积速率：具体工艺是在石墨模具上部开口,气体导管位于石墨模具底部．在界面沉积过程中,将纤维、纤维编织或预制件放置在石墨模具上部。在真空状态下向反应客器内通入含反应前驱物的气体。通过气体管道将气体输运到预热的石墨模具内。强制气体向上穿过经纤维、纤维编织体或预制件。     

工艺参数对CVI-TaC沉积速率的影响

利用TaCl5-Ar-C3H6-H2反应体系,采用化学气相渗透(CVI)法在炭毡中沉积TaC,并研究了CVI工艺参数如气体流速、滞留时间、沉积温度、沉积压力和H2的加入等对碳化钽在炭毡中沉积速率(用炭毡质量分数的增加来表示)的影响。研究表明:CVI-TaC受表面反应控制的最大气体流速为40 cm/s,最小滞留时间为1.2 s;沉积速率与沉积温度之间的关系不符合Arrhenius方程,沉积速率随沉积温度的升高先增加后减小,在950℃时达到最大值;在1 000℃时,CVI过程受孔隙扩散所控制;沉积速率随沉积压力的升高以及H2的加入而急剧增加。     

表面层对材料氢渗透的影响

采用超高真空气相渗透技术,在80～250℃温度范围内,研究了H在两种不同方式的镀Ni的纯铁中的有效扩散系数和渗透率,同时也研究了表面电镀光亮Pd的纯铁中的氢扩散系数.结果表明,在实验温度范围内,H在两种镀Ni处理的纯铁中的有效扩散系数D和渗透率Φ与温度T的关系均遵循Arrhenius方程,且二者D值相近,电镀纳米Ni的纯铁样品渗透率Φ值略高于化学镀Ni-P,而电镀光亮Pd样品的扩散系数D却比二者低1～2倍     

泡沫钛孔隙结构及力学性能

通过挂浆烧结法制备了两种不同孔隙结构的泡沫钛,利用数码相机和扫描电镜对泡沫钛孔隙结构与形貌观特征进行了观察,通过静态的室温压缩试验,测试了泡沫钛的力学性能与吸能特性。研究发现,应用挂浆烧结法制备的泡沫钛继承了先驱体的结构特征,呈三维立体网状结构,且孔棱是非致密的,存在大量的微孔。泡沫钛是应变速率不敏感的,在应变速率3×10_-4s_-1~1×10_-2s_-1范围内,其屈服强度为1.00MPa~2.38MPa,且泡沫钛具有一定的吸能特性,细孔泡沫钛和粗孔泡沫钛的最大吸能量分别为0.78MJ/m₃和0.22MJ/m₃。     

氢气浓度对常压化学气相沉积ZrC涂层的影响

采用ZrCl4-CH4-H2-Ar体系在C/C材料基体上进行常压化学气相沉积(APCVD)制备碳化锆(ZrC)涂层.通过X射线衍射技术(XRD)和扫描电镜(SEM)对不同H2浓度下制备的ZrC涂层进行分析.对H2在沉积过程中的作用机制进行了讨论.结果表明:H2浓度对涂层的相组成、晶体的择优取向和结构形态有重要影响;无H2或H2浓度较低时,涂层含有大量的热解碳,由ZrC和碳两相组成,涂层呈多孔颗粒状;当H2浓度(体积分数)增加到30%以上时,涂层的相成分变为单一ZrC相;当H2的浓度增加到90%时,ZrC晶体取向由(111)、(200)转变为强烈的(220)择优取向,晶粒形貌变为纳米针状.     

沉积温度对化学气相沉积铼涂层性能的影响

利用五氯化铼热分解反应,采用冷壁式现场氯化化学气相法在钼基体沉积铼涂层,分析不同沉积温度对铼涂层的物相组成、沉积规律、表面形貌、密度和硬度的影响。实验结果表明:沉积所得均为纯铼涂层,晶粒生长方向均以(002)晶面为主;随着沉积温度的上升,铼涂层的沉积速率和沉积效率大幅提升,表面形貌由复杂多面体态变为六棱锥状;涂层组织致密,相对密度最高可达99.9%,维氏硬度随沉积温度升高而升高,最高达6100 MPa。     

Oxidation mechanisms of C-SiC-TaC-C composites prepared by chemical vapor infiltration

To improve the oxidation-resistance properties, SiC and TaC species were introduced in C/C composites by chemical vapor infiltration （CVI） methods. The oxidation-resistance properties of C-SiC-TaC-C composites were studied by X-Ray diffractometry （XRD）, JEOL-6360LV scanning electronic microscopy （SEM） and AdventurerTM electronic balance with precision of 0.1 mg. The results show that, 1） the oxidation rate of the composites increases continuously with time at all experimental temperatures; 2） The oxidation rate increases with temperature within 700-1 100℃, slowly in 700-800 ℃, acutely in 800-1 100℃; it reaches a maximum value at 1 100℃, then decreases within 1 100-1 400 ℃; 3） The relationship curve of oxidation rate with temperature can be divided into three regions. The oxidation rate is controlled by reactivity in region I, the mixed effects of reactivity and gas diffusion in region II, gas phase diffusion in region III; 4） The composites exhibit a higher oxidation onset temperature in low temperature region and a lower oxidation rate at high temperature due to the oxidation of TaC to （Ta, O） and the formation of the dense SiO2-Ta2O5 oxide layer respectively. With the addition of SiC/TaC species, the oxidation-resistant properties of C/C composites can be improved effectively.     

湿粉末法制备TaC涂层

本文通过在石墨基体涂覆前驱体料浆,在高温下烧结后得到TaC涂层。通过XRD和SEM对涂层形貌与结构进行表征,TaC涂层由平均尺寸为12μm的致密颗粒组成。涂层晶粒生长方式为自由取向生长,这种生长模式使得裂纹在扩展时会被钉扎在晶界连接处,而不会贯穿整个涂层。TaC涂层的硬度和弹性模量分别为15.35GPa 和 195.1GPa。     

Ta-C化合反应生成TaC的过程

研究了Ta-C化合反应生成TaC的过程.热力学计算结果表明,Ta-C反应受动力学过程控制,反应初期易生成中间相的Ta2C.动力学分析结果表明,Ta-C反应过程符合缩核反应模型,C的扩散为反应的控制步骤.首先,C向Ta中扩散形成间隙固溶体,进一步转变为Ta2C相,C过量时最终形成TaC.树脂炭和热解炭与Ta粉经1800℃反应后,均生成晶粒细小、结晶度高、呈多边形状的致密TaC层.炭纤维和Ta粉2300℃热处理实验表明,由于发生了C向Ta中扩散而生成TaC.     

Ta-C化合反应生成TaC的过程

研究了Ta-C化合反应生成TaC的过程.热力学计算结果表明,Ta-C反应受动力学过程控制,反应初期易生成中间相的Ta2C.动力学分析结果表明,Ta-C反应过程符合缩核反应模型,C的扩散为反应的控制步骤.首先,C向Ta中扩散形成间隙固溶体,进一步转变为Ta2C相,C过量时最终形成TaC.树脂炭和热解炭与Ta粉经1800℃反应后,均生成晶粒细小、结晶度高、呈多边形状的致密TaC层.炭纤维和Ta粉2300℃热处理实验表明,由于发生了C向Ta中扩散而生成TaC.     

含TaC和VC抑制剂的WC-10%Co纳米粉末的烧结性能(英文)

采用高能球磨法,在球料比为15时合成了WC-10%Co（质量分数）纳米复合材料。为抑制烧结过程中WC颗粒的长大,在粉末中添加TaC和VC作抑制剂。结果表明:由于抑制剂有效减小了WC晶粒尺寸,添加TaC能增加硬质合金的韧性,添加VC增加其硬度;对同时添加0.6%TaC和0.7%VC对材料的物理、力学性能的影响也进行研究。结果表明:WC-10%Co-0.6%TaC-0.7%VC 烧结样品的硬度达到了HV₃01787,比没有抑制剂的样品高24%;断裂韧性达到8.7MPa·m1/2,比没有抑制剂的样品高35%;0.6%TaC和0.7%VC共同抑制了晶粒的长大,烧结后晶粒尺寸为3.8μm。     

C/C复合材料表面TaC涂层的制备和生成机制

报道了一种在C/C复合材料基体上制各抗烧蚀TaC涂层的新方法.采用红外光谱、XRD及SEM表征了生成TaC涂层的Ta源:TaO2F·rH2O·TaF5.采用SEM观察了不同温度下转变生成的TaC涂层的形貌.在1200℃高温热处理,TaC涂层形貌为细颗粒状,在1800℃高温热处理后,TaC涂层为柱状晶.TaC的生成机制为:TaO2F·rH2O·TaF5高温分解凝聚生成的Ta2O5沉积在C/C复合材料基体表面,碳原子在Ta2O5中扩散反应生成TaC,TaC涂层形貌可由生成Ta2O5的凝聚成核理论解释.     

TaC涂层的氧化特征与氧化机制

用在空气中氧化、氧炔焰超高温烧蚀等方法对TaC涂层在不同温度的氧化特征与氧化机制进行研究。研究结果表明：TaC在508℃以上开始氧化,在508～690℃时氧化产物为六角Ta2O3固溶体,690～900℃时氧化产物转化为斜方Ta2O5晶体,900～1500℃时氧化产物为斜方Ta2O5,其形态为龟裂或多孔烧结态,未能形成对TaC的隔离保护膜;1500℃氧化时出现部分Ta2O5液相与Ta2O5斜方相共存的现象;在氧炔焰超高温2300℃烧蚀时形成大量的Ta2O5熔体液膜,熔体与TaC的润湿性很好。TaC涂层由低温无熔体情况下界面反应控制机制变为氧通过熔体溶解与扩散的控制机制。     

C／C复合材料抗烧蚀TaC涂层的制备

报道1种制备C／C复合材料抗烧蚀TaC涂层的新技术。用红外光谱、XRD及SEM分析和表征醇基钽膜，用XRD和SEM分析和表征TaC涂层。制备出的醇基钽是非晶态结构，在C／C复合材料上将这种凝胶铺展形成致密的多层膜。在石墨化炉中多层膜被转化为TaC涂层。在1200℃时，形成的涂层中含有TaC和Ta2O5。高于1400℃时涂层中只有TaC存在。1600℃时所形成的涂层是1种连续致密的层状结构，1400℃时所形成的涂层是1种多微孔的网状结构。     

石墨表面TaC涂层的熔盐法制备及表征

目的 以K₂TaF₇和Ta粉为主要原料,在石墨材料表面制备TaC涂层。方法 反应物在1200℃的熔盐体系中保温3h,反应生成碳化物,经后续2300℃真空保温1h后,得到TaC涂层材料。采用XRD和SEM对涂层的组成结构进行表征,采用拉开法对涂层的和石墨基体的结合强度进行测量,采用纳米压痕对涂层的硬度和弹性模量进表征,最后对TaC涂层的抗腐蚀性能进行模拟测试评估和实际的SiC长晶测试。结果 熔盐法制备的TaC涂层连续地覆盖在石墨表面,保持了原始石墨的形貌,其物相组成为TaC,呈现出亮黄色,厚度为20～40μm,涂层的晶粒无择优取向生长,呈现出无序堆积的状态。TaC涂层与石墨基体的结合强度为9.49 MPa,硬度和弹性模量分别为14.42 GPa和123.32 GPa。TaC涂层样品于2 300℃的SiC腐蚀气氛环境下保温3 h,质量损失率仅为0.01 g/(m²·h),远低于同测试条件下无涂层石墨样品的质量损失率4.67 g/(m²·h)。在2 300℃氩气气氛下保温3 h的SiC粉包埋TaC涂层的接...