热处理温度对炭／炭复合材料性能的影响

对同一种炭／炭复合材料，经过不同温度的最终热处理后的微观结构、石墨化度和抗弯强度进行了对比研究．研究结果表明：随着最终热处理温度的升高，在偏振光下，易石墨化的热解炭光学活性增强，而难石墨化的热解炭微观结构几乎没有变化；炭／炭复合材料的晶粒逐渐长大，层面间距逐渐缩小，石墨化度有较大幅度的提高；同时，由于基体炭与炭纤堆的热膨胀系数存在差别，随着热处理温度的升高，基体与增强纤维的的结合强度降低，使炭／炭复合材料的抗弯强度降低，但材料的应变性增强，材料的断裂形式由脆断转为假塑性断裂.     

炭／炭复合材料的摩擦磨损性能

选取由CVD预增密至一定密度，再进行树脂浸渍／炭化补充增密至1.85g/cm^3的炭／炭复合材料作摩擦环试样。测试了该试样在一系列刹车速度时的摩擦磨损性能，并对其摩擦面及磨屑进行了SEM,观察对摩擦面进行显微喇曼光谱分析。研究结果表明：炭／炭复合材料的摩擦磨损性能随刹车速度的变化而发生显著变化，在10m/s时出现最高峰，在25m/s出现亚高峰；磨损量随刹车速度的增加而增加，而氧化磨损在刹车速度为25m/s时开始大量产生，在28m/s时达最大值，其摩擦表面形貌，结构及磨屑亦有较大差别。刹车速度从5m/s升至20m/s，摩擦面石墨化度降低，石墨结构向无定型碳结构转变，但在高速时石墨化度反而升高，无定型碳结构又向石墨结构转变。     

基体含量对炭／炭复合材料的影响

研究了最终密度为1.85-1.86g/cm^3的二维（2D）炭／炭复合材料的不同基体成分－CVD炭和树脂炭的含量对2D C／C复合材料力学性能的影响，并在扫描电镜下进行断口分析，探索了C／C复合材料的损伤机理，此外，通过观察炭纤维与CVD炭以及CVD炭树脂炭的结合状态，纤维拔出，韧断等断口微观形貌，从微观上分析了不同基体炭以及它们的微以结合对2D C／C复合材料强度性能的影响，结果表明：CVD炭含量越高，剪切强度越低；而抗弯强度，弯曲弹性模量和抗压强度则先增加后降低，有一个明显的起伏，说明CVD炭与树脂炭的含量有一个最佳配比，即CVD炭含量约为44％时，可以使2D C／C复合材料力学性能得到最佳值，炭纤维与CVD炭成树脂炭粘结并不是特别牢固，其界面具有缓冲裂纹传播速度或改变裂纹传播方向的作用，或界面剥离吸收掉集中的应力，从而使炭纤维的强度得到很好的利用，C／C复合材料的强度得以提高。     

C／C复合材料的体积密度和石墨化度对硬度的影响

测试了几组典型的不同体积密度和石墨化度的C／C复合材料洛氏硬度值，研究了C／C复合材料的体积密度和石墨化度与其硬度特性的关系．结果表明：相同石墨化度的C／C复合材料洛氏硬度随其体积密度的增加而增加，相同体积密度的C／C复合材料洛氏硬度随其石墨化度的增加而降低；C／C复合材料体积密度对硬度的影响随其石墨化度的增加而减小；对体积密度为1．75-1．85g／cm^3的C／C复合材料，可据其洛氏硬度的范围大致判断其石墨化度的范围；对一定体积密度和热处理温度的C／C复合材料，可通过洛氏硬度判断基体发的微观结构特点．     

炭／炭复合材料浸渍用沥青的性能分析

采用高温粘度计、核磁共振（^13C-NMR）、差热／热重（DTG／TG）、光学金相显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪等观察检测手段,对炭／炭（C／C）复合材料浸渍用太钢沥青和武钢沥青的软化点、元素组成、族组成、炭组成、流变性、残炭率、炭化所形成焦炭的形貌及可石墨化性等进行了分析。结果表明：作为C／C复合材料浸渍法生产的原料,在相同处理条件下,太钢沥青的软化点、粘度、残炭率比武钢沥青的高,但其所形成焦炭的石墨化性能比武钢沥青的销差,结构更复杂。     

XRD测定炭素材料的石墨化度

研究了用X射线衍射（XRD）测定炭素材料石墨化度的原理和方法,指出其本质是精确测定炭石墨六方晶格的C轴点阵常数值,为此,用高纯硅粉作内标以校准测量误差。为提高测量精度,选用高角度的C（004）－Si(311)衍射线对;当试样的石墨化度较低时,因C（004)衍射线强度太小,选用C（002）－Si(331)线对。将它们分别进行Kal,Ka2双线分离处理后,以Ka1峰的半高宽之中心点定峰位并据此计算石墨化度。实验结果表明：在碳／碳复合材料中,由于采用了多种原材料,经高温热处理后形成石墨化的程度不尽相同,即试样中含有不同石墨化度的组分,致使炭石墨的衍射线呈现明显的不对称性,此时必须进行多重峰分离处理,分离出的子峰通学无需再进行双线分离,即可直接用来计算各组分的石墨化度;由各子峰的积分强度可计算不同石墨化度组分的相对含量,以此进行权重计算所得的平均石墨化度更合理地反映了试样内部石墨化度的实际情况。     

XRD分峰拟合法测定炭材料的石墨化度和结晶度

以标准Si粉为内标相,采用内标法测定了5个石墨化炭材料的XRD图谱,用Profit软件对其进行分峰拟合,并计算出每个材料的石墨化度和结晶度指标。结果表明,两个指标联合使用对炭材料结构表征更为充分。用Profit软件拟合分峰之前预先剔除kα2,在拟合过程中,采用手动取切线扣除背底的方式是提高试验重现性的较好方法。     

炭／炭复合材料熔融渗Si研究

为了改善航空刹车副用炭／炭复合材料的摩擦磨损性能，对A，B2种试样进行了渗Si处理，在试样A的摩擦磨损试验中，其线性磨损由原来的42μm／次降低到17．56μm/次，摩擦因数较稳定，均为0．36，并且摩擦磨损曲线的线型较好；试样B渗Si后也比渗Si前的摩擦磨损曲线线型好，同时解决了摩擦时的振动问题，但随试样中所生成SiC含量的增加，其摩擦因数由0．40→0．34→0．30降低，静盘线性磨损是由2．0→21．21→69.33μm增加，对应的动盘线性磨损量也由1．4→23．12→52.85μm增加，并从摩擦磨损的机理上进行了分析，实验结果表明，摩擦磨损性能一方面受A，B2种试样的结构性能影响，另一方面是由渗Si后所生成SiC的性能和不同结构决定的。     

液相法制备炭／炭复合材料的显微结构

采用光学显微镜和扫描电子显微镜对用液相法制备的3种单向纤维增强炭／炭复合材料的显微结构进行了观察和分析，这3种炭／炭复合材料分别采用纯沥青作基体和沥青加焦炭粉、树脂加焦炭粉作预浸初基体制得，在热压成形初坯体内，收缩的微裂纹沿纤维轴向与外界相通，可被再浸渍填充，而孔洞则大多与外界隔绝，不能被再浸渍填充，实验结果表明：集炭填充料的添加改变了复合材料的显微结构，可调整炭／炭复合材料的纤料的纤维体积分数，减少气孔的形成，有利于再浸渍致密化；它还扰乱基体状结构组织，导致其焦炭粉颗粒呈紊乱状态。     

炭／炭复合材料刹车盘

航天动力技术研究院西安超码科技有限公司利用炭／炭复合材料的技术、设备和人才优势,自主开发的B757—200型飞机炭刹车盘,于2004年获得中国民用航空总局颁发的零部件制造人批准书（编号：PMA0044）。由于攻克了整体预制体成型、复合炭基体致密化处理、高温处理、防氧化涂层等技术难题,B757—200型飞机炭刹车盘性能与国外炭刹车盘性能等效,为验证炭刹车盘具有良好的可靠性,公司进行了115％能量的中止起飞动力试验和高速变压等多项试验。     

热解碳结构对炭／炭复合材料摩擦磨损性能的影响

通过控制化学气相沉积工艺条件，得到粗糙层，光滑层，过渡结构，各向同性等几种具有不同微观结构的热解炭，通过金相观察，石墨化度，摩擦磨损性能的测试，得出：热解碳的微观结构对炭／炭复合材料的摩擦损性能有较大影响；制动过程中形成的薄膜使摩擦因数降低，粗糙层结构的炭／炭复合材料石墨化程度高，摩擦因数高，线型平稳，且随着压力的增加，其力矩上升明显，是一种优良的摩擦材料，光滑层结构的炭／炭复合材料石墨化度低，摩擦因数低，磨损小。     

炭化温度对木质素导电炭石墨化结构的影响

为了分析和探索导电炭在不同炭化温度下石墨化的特性,以Ni（C4H6O4Ni·4H2O）为催化剂,木质素为原料,催化炭化制备生物质导电炭.通过X射线衍射(XRD),透射电镜(TEM)和拉曼光谱分析手段对导电炭石墨化结构进行表征.结果表明,当木质素炭化温度为500 ℃时,可能开始出现石墨化现象,温度升高,D峰的半峰宽逐渐减小,两峰积分面积比值R值逐渐减小,石墨化程度更高,结晶更完整.炭化温度在1 100 ℃时,电阻率能达到0078 Ω·cm,石墨化度达到837％.炭化温度越高,导电炭的电阻率越小,层间距越小,石墨状微晶结晶度越高,d002晶面间的层间距越接近石墨d002层间距.     

炭源对制备炭/炭复合材料微波CVI工艺的影响

以炭毡为预制体,N2为稀释气体,在沉积温度为1 100℃和1 150℃时,研究不同气体前驱体(甲烷和丙烯)对微波热解CVI工艺(MCVI)制备炭/炭复合材料致密化速率和密度均匀性的影响,并观察材料的表面形貌和微观结构,分析MCVI工艺的可行性.结果表明,非极性甲烷更适用于MCVI工艺,预制体可实现从内到外逐步致密,避免了表面结壳现象,提高了致密化速率.采用该工艺,可在30 h内制备密度达1.70 g/cm3以上的炭/炭复合材料.     

不同制动速度下针刺毡炭／炭复合材料的磨擦磨损行为

用模拟刹车制动的磨擦试验机,研究了1种针刺毡结构炭／炭复合材料在不同制动速度下的磨擦磨损性能,并在光学显微镜下直接对磨擦表面进行了观察和分析。研究结果表明：在制动速度为5m/s或静态条件下,针刺毡炭／炭复合材料的磨擦因数很低,但在制动速度为10m/s、能量较小时磨擦因数出现了峰值;在制动速度升高到20m/s后,磨擦因数较高且随刹车速度变化趋于稳定,显示出优良的高能高温制动性能;只要制动速度不是极高（如28m/s）,这种材料均具有很好的抗磨损性能,其中磨损量在制动速度为15m/s时达到最大值,该制动速度对应于飞机进出场滑行制动速度;磨擦表面微观结构及氧化状况取决于制动条件的影响,炭磨屑和基体炭在制动过程中会优先氧化。     

石墨与硅之比对石墨铝硅复合材料综合性能的影响

研究了石墨与硅之比对石墨－铝硅复合材料综合性能的影响,解决了石墨颗粒直接加入铝硅熔体中的难点,并基本解决了石墨加入的均匀必一步研究表明：石墨与硅生成一定量的ＳｉＣ,对提高石墨０铝硅的高温抗拉强度十分有利;石墨与铝生成Ａｌ４Ｃ３有利地石墨在铝硅熔体中的均匀分布;生成Ａｌ４Ｃ３的量不宜过多,不能给石墨与硅生成碳化硅的比例带来和静态否则,会引起材料的性能下降     

SiCp／ZL201复合材料的力学性能

研究了ＳｉＣｐ粒子尺寸,质量分数及热处理工艺对铸造ＳｉＣｐ／ＺＬ２０１复合材料的室温和高温力学性能的影响,随ＳｉＣ粒子质量分数的提高和粒子尺寸的增大,复合材料的室温抗拉强度呈下降趋势,随温度升高,基体合金的抗拉强度急剧下降,而复合材料的抗拉强度则下降较小。当温度大于２４０℃时复合材料的抗拉强度高于基体合金。这表明ＳｉＣ粒子的加入提高了基体合金的高温抗拉强度。     

不同偶联剂对秸秆／PP复合材料力学性能的影响研究

通过对秸秆粉的质量分数、偶联剂的种类及其含量等因素的控制,研究上述因素变化对PP／秸秆粉基木塑复合材料的各项力学性能的影响．研究结果表明：四种不同偶联剂中马来酸酐接枝聚丙烯（MAPP）的效果最好;当秸秆粉质量分数达到30％时,木塑复合材料的抗弯强度、抗拉强度、抗冲击强度均为最佳;采用MAPP作为偶联剂且含量为秸秆粉的4％时,材料的抗弯、抗拉强度、抗冲击强度均为最佳,当MAPP含量超过4％时,材料的力学性能会有所下降．     

热处理对人工心瓣热解炭力学性能的影响

该文通过对化学气相沉积工艺制备的人工心瓣各向同性热解炭材料进行热处理,利用三点弯曲实验,测量材料的杨氏模量和弯曲强度,并在偏光显微镜下观察热处理前后材料抛光表面的微观结构变化。结果表明,各向同性热解炭是一种脆性材料;材料经热处理之后,杨氏模量会略微降低,而弯曲强度则没有明显变化。这种力学性能的变化可能与热处理引起材料内部孔隙结构变化有关。