炭材料的性质与炭-炭粘接性能关系的研究

为实现高温条件下炭材料的有效连接，利用陶瓷组元改性酚醛树脂制备了树脂基高温粘接剂，用该粘接剂粘接了4种不同孔隙结构的炭材料，并进行400～1200℃的高温热处理，利用万能材料试验机考察了上述粘接剂的高温粘接性能，通过压汞仪分析了4种炭材料的孔隙结构及其与粘接性能间的相互关系，结果表明：粘接样品在高温热处理后仍具有较为理想的连接强度；炭材料表面的孔隙率和孔径分布对粘接强度有一定的影响；合适的孔隙率和孔径分布是实现高性能连接的必要条件。     

针刺工艺参数对炭布网胎增强C/C材料力学性能的影响

采用机械针刺技术, 研究了针刺密度、针刺深度对原位针刺增强碳布网胎迭层预制体结构C/C材料力学性能的影响. 结果表明, 采用高的针刺密度和针刺深度参数, 可获得高的预制体密度和纤维体积分数, 针刺密度和针刺深度对材料层间剪切性能的影响程度比对压缩、弯曲性能的影响程度大, 采用一定密度的碳布网胎时, 在一定范围内, 提高针刺密度和深度能提高材料的力学性能,当针刺密度控制在20～50针/cm²、针刺深度控制在12～16mm时, C/C材料力学性能随两针刺参数值升高而提高; 当针刺密度控制在30针/cm²时, C/C材料弯曲及X-Y向压缩强度分别达到137.68、224MPa, 剪切强度达到15.5MPa, 针刺深度为12mm时, 材料弯曲及X-Y向压缩强度分别达到134.24、213.2MPa, 为较佳的针刺工艺参数.     

软硬混编预制体增强沥青基4D-C/C材料的拉伸破坏行为

以X-Y平面依次铺设炭纤维束、Z向穿插炭棒的4D软硬混编为预制体,采用沥青液相常压、高压浸渍/炭化-石墨化循环致密工艺制备4D-C/C复合材料。通过该材料Z向(炭棒方向)的拉伸实验,测定其拉伸性能和力学行为,并采用SEM分析试样表面及断口形貌。结果表明:宏观上拉伸试样以炭棒整体拔出的形式破坏;细观尺度上,试样表面形成了与载荷方向垂直的贯穿性裂纹,裂纹以2 mm左右的距离呈等间距分布;材料进一步的破坏过程中,基体裂纹在X-Y向纤维束中呈线性扩展,快速分割了基体材料,使4D-C/C复合材料的拉伸破坏演变为1D-C/C复合材料的破坏模式,由于炭棒与基体炭界面结合弱,炭棒以拔出方式失效和破坏。     

影响炭/炭复合材料摩擦学性能的因素分析:材料的性质

影响炭/炭复合材料摩擦性能的因素很多,综述了国内外的研究现状,评价了材料的性质对炭/炭复合材料摩擦磨损性能的影响,阐述了模量、石墨化度、密度、预制体的类型、基体类型、热解炭结构等因素.     

针刺毡预制体炭/炭复合材料磁电阻特性的影响因素

研究了针刺毡预制炭/炭复合材料 (C/C) 经不同温度石墨化处理后的磁电阻特性。结果表明:实验材料磁电阻于各位向 (0°~180°) 均相等,且石墨化处理温度越高,材料的磁电阻越大,外磁场强度、测量温度等因素不影响磁电阻-位向关系;在同一磁场强度下,石墨化处理温度高的材料磁电阻为正值,石墨化处理温度低时磁电阻为负值,且磁电阻与测量温度 (5~300K) 呈线性关系变化,高于一定测量温度后,磁电阻稳恒为0;磁电阻-测量温度曲线回归方程的斜率随热处理温度的增加而降低,且斜率-热处理温度的变化曲线与材料的晶面间距d₍₀₀₂₎随热处理温度的变化曲线形状类似;测量温度相同时,磁电阻随外加磁场强度的增大而增大,在低场强 (低于1.2×107A/m) 下,呈现二次函数关系,当场强高于1.2×107A/m,磁电阻-磁场强度关系为线性;不同场强下,随石墨化处理温度的提高,磁电阻也增大。      

新型炭/陶复合电热材料的研制

选取膨润土作为陶瓷基体,以鳞片石墨、预处理石墨及炭黑作为导电原料,碳化硅作为增强原料,经球磨混合、50MPa模压成型和1000℃热处理3h后制备出炭/陶复合电热材料。采用XRD和SEM对其物相组成和微观形貌进行表征,并对其通电发热性能、力学性能和抗氧化性能进行了测试和分析。所制备的炭/陶复合材料具有优异的电热性能,在交流低电压（10V）下即可迅速升温,并在较高温度下保持相对稳定,研制的样品中最高发热温度可达643℃。通过调整碳化硅含量,复合材料抗弯强度可达14.3MPa。通过将炭材料和陶瓷材料复合,可有效改善炭材料的抗氧化性,使其明显氧化失重温度升高200℃左右。     

纺织复合材料预制体成型过程无损检测技术研究进展

纺织复合材料多为各向异性材料,其力学性能很大程度上取决于成型后预制体内纤维的取向.为确保预制体成型后纤维的取向符合产品设计的要求,目前已有多种无损检测技术为纺织复合材料预制体成型过程及质量的检测提供服务.本文结合纺织复合材料预制体织造技术的发展趋势及预制体成型过程对无损检测的需求,就目前广泛用于科研和产业化生产当中的多...     

新型纳米结构炭材料的储氢研究

氢能是一种清洁的可再生能源。由于传统的储氢材料和储氢技术达不到氢燃料电池电动车的实用要求,储氢问题已成为氢能应用中最急需解决的关键问题。近年来,各种新型纳米结构炭材料的储氢已成为国际上的一个研究热点,引起了人们的广泛关注。但在这一研究领域中一直存在着许多争议和很大的分歧。通过综述国内外近几年来各种新型纳米结构炭材料如单壁碳纳米管、多壁碳纳米管、石墨纳米纤维以及炭纳米纤维等的储氢研究进展,指出了这一领域中需要解决的问题如储氢测试方法的标准化、纳米结构炭材料的评价以及储氢机制和吸附位的研究等。     

泡沫炭材料研究进展

泡沫炭是由孔泡和相互连接的孔泡壁组成的一种轻质多孔材料,在许多民用和军用领域有广泛的应用前景,是一种极具开发潜力的碳材料。主要介绍了泡沫炭的制备方法、结构、性能及应用,并结合泡沫炭的研究现状,展望了其今后发展方向。     

C/C复合材料用浸渍剂沥青的研究

分别对两种不同组成的沥青及对苯二甲醛改性后的沥青的流变、浸渍性能及最终C/C复合材料的光学结构进行了研究.结果表明:沥青的流变性能越好、喹啉不溶物(QI)含量越低,其浸渍性能越好,并且其光学各向异性组织单元尺寸越大;与未改性沥青比较,改性沥青前两次浸渍-碳化循环的效率较高,其C/C复合材料的致密化效果显著.     

炭纤维针刺预制体增强C/SiC复合材料的制备与性能研究

以炭纤维复合网胎针刺织物为预制体, 采用“化学气相渗透法+先驱体浸渍裂解法”(CVI+PIP)混合工艺, 制备了C/SiC陶瓷复合材料; 研究了针刺预制体的致密化效率以及复合材料的微观结构和力学性能, 并与目前常用的三维编织C/SiC复合材料和预氧丝针刺织物增强C/SiC复合材料进行了对比. 结果表明, 针刺预制体的致密化效率明显高于三维编织预制体, 在相同致密工艺条件下, 炭纤维针刺织物增强复合材料和预氧丝针刺织物增强复合材料的密度分 别达到2.08和2.02g/cm³, 而三维编织预制体增强复合材料的密度仅为1.81g/cm³. 炭纤维针刺复合材料的力学性能高于预氧丝针刺复合材料, 弯曲强度和剪切强度分别达到237和26MPa.     

坯体结构对炭/炭复合材料增密速率的影响

通过改变无纬布炭纤维类型、单元厚度，制备了不同的坯体，进行CVD增密，以研究坯体结构对增密速度的影响。结果表明：无纬布纤维为进口炭纤维B，C的针刺毡坯体CVD增密速率较快，产品最终密度较高；减小单元厚度(即增加每厘米所铺无纬布和网胎的数量)。相当于增加整个坯体的针刺密度，有利于提高CVD增密速度；压差式CVD增密的产品存在径向密度梯度。有必要进一步改进坯体结构，以弥补增密工艺的不足。     

碳纤维预制体结构对C/C复合材料及其螺栓力学性能的影响

以2D碳纤维预制体为增强体, 采用电耦合和等温化学气相渗联合工艺制备C/C复合材料, 研究不同预制体结构对C/C复合材料及其螺栓力学性能的影响。结果表明, 不同预制体结构增强的C/C复合材料表现出不同的力学行为。对于针刺结构, 随着针刺密度由35 pin/cm ²降至25 pin/cm ², C/C复合材料的拉伸、弯曲强度分别由60.1、119.9 MPa增大至69.5、176.8 MPa; 随着碳纱丝束由12 K变为3 K, C/C复合材料的拉伸、弯曲强度分别由69.5、176.8 MPa增大至105.5、184.4 MPa。对于12 K双向缝合结构, C/C复合材料的拉伸、弯曲强度分别为68.1、123.7 MPa。不同碳纤维预制体结构增强的C/C复合材料力学性能的差异主要取决于长纤维的完整性、大孔的分布和数量等因素。C/C复合材料的螺栓性能由于体材料性能和加工过程中缺陷的影响, 其拉伸强度略低于其体材料, 并表现出更为明显的脆性断裂模式。     

Properties of Weft Knitted Composites Affected by Preform Stretching

The influence of preform stretching on mechanical properties of weft knitted PP/glass fibre composites was estimated. Stretching of Rib 1:1 weft knitted fabric was performed prior to consolidation in a wale or course direction and biaxially. Preform stretching increased tensile and bending strength of composite as a result of additional orientation of the reinforcing fibres in the stretching direction. Stretching in a wale direction was shown to be most effective due to the specific inherent structure of Rib 1:1 fabric. The impact toughness of composites was not significantly changed as a result of decreased preform elasticity in the direction of stretching.     

光棒废料改性环氧树脂复合材料的制备和性能

将光棒废料烘干、破碎、煅烧和研磨,分别由KH-570和A-151表面改性制备KH-570/SiO₂和A-151/SiO₂废料粉末,再把改性前后的粉末分别与EP共混固化制备出复合材料。疏水性测试、FT-IR和SEM观测的结果表明,两种偶联剂对废料颗粒的改性效果较好,其中A-151的改性效果更好。几种复合材料拉伸性能的排序为A-151/SiO₂/EP＞KH-570/SiO₂/EP＞未改性粉末/EP,且粉末填充质量分数为20%的材料拉伸性能最优,其拉伸强度分别为49.37 MPa、45.57 MPa、44.36 MPa,比纯EP固化物分别提高了19.9%、10.7%和7.8%,断裂伸长率的提高量最大,比纯EP固化物分别提高了0.92%、0.82%和0.46%。改性效果好的废料粉末填充制备的复合材料,其耐热性能更优。     

两相喷射器喷嘴距的优化设计及CFD分析

结合湍流射流发展规律,本文提出一个两相喷射器喷嘴距的设计方法:在给定引射流量下,当射流外边界的半径增长至混合段半径时,射流行进的距离为最优喷嘴距.利用数值模拟对比喷嘴距分别为3、5、7.5、10、15 mm时两相CO2喷射器性能.结果表明:喷嘴距为5 mm时射流发展正好符合上述设计条件,此时喷射器升压性能最优,为0.6...     

C/C复合材料摩擦磨损性能研究

综述了国内外对C/C复合材料摩擦磨损性能的研究现状.指出C/C复合材料的摩擦磨损机理为机械磨损和氧化磨损,在高温下(500℃以上)C/C复合材料的磨损是机械磨损和氧化磨损共同作用的结果,而氧化是磨损的根本原因;影响C/C复合材料摩擦磨损性能的因素有材料本身的因素,如复合材料的热解炭结构、密度、石墨化度、防氧化涂层等,也有实际操作条件的因素如刹车环境、刹车过程中的刹车速度、刹车能量等.提出对不同工艺制备的C/C复合材料的摩擦磨损性能有待于进一步研究.     

喷嘴长度和喷嘴出口位置对喷射器性能的影响

为提高喷射器的引射性能,利用Fluent软件对喷射器的内部流场进行数值模拟,研究了喷嘴轴向长度和喷嘴出口位置对喷射器引射性能的影响规律。结果表明:喷嘴扩散角对喷射器的引射性能影响很小;当喷嘴收缩段长度为喷嘴喉部直径的6倍,喷嘴出口位置为混合室圆柱段直径的1.8倍时,喷射器的引射性能最佳。研究结果可以为喷射器的结构参数优化提供参考。