溶胶-凝胶法二氧化钛薄膜诱导沉积磷酸钙层

碳／碳复合材料作为骨植入材料具有良好的生物力学相容性，但没有生物活性。以玻璃片为基板进行预试，发现溶胶凝胶法制备的锐钛矿型二氧化钛薄膜呵在快速钙化溶液中诱导沉积出由磷酸八钙和羟基磷灰石组成的磷酸钙层，二氧化钛薄膜的微观形貌对快速钙化溶液中磷酸钙沉积物的沉积速度和组成影响不大。在以上预试的基础上，通过溶胶凝胶法制备的二氧化钛薄膜在碳/碳复合材料上复合了生物活性磷酸钙涂层。     

等离子体喷涂法制备碳／碳复合材料表面羟基磷灰石涂层技术

山东大学材料科学与工程学院李木森教授等承担的山东省科技厅重点课题“等离子体喷涂法制备碳／碳复合材料表面羟基磷灰石涂层技术”于2005年6月18日通过了由山东省教育厅主持的技术鉴定。     

沉积电压对碳/碳复合材料表面羟基磷灰石涂层相组成及显微结构的影响

采用水热电沉积法在碳/碳复合材料表面制备了羟基磷灰石(hydroxyapatite,HAp)涂层,用X射线衍射、扫描电子显微镜,万能材料试验机等测试手段对涂层进行了表征,研究了沉积电压对HAp涂层晶相和显微结构的影响.结果表明:随着沉积电压的升高,HAp涂层的衍射峰强度有所增加,涂层结晶程度变好,涂层更加致密和均匀;涂层的沉积量和结合强度随着沉积电压的升高而增加.在沉积电压为10V时,涂层的厚度达到了60μm,结合强度为19.8 MPa.     

表面处理对碳/酚醛材料层间性能影响的研究

本文分别研究了在有氧与无氧状态下表面处理对碳／酚醛材料界面特性的改善，尤其是在高温环境下的变化。通过扫描电镜(SEM)、电子能谱(XPS)研究了不同状态处理下的碳布，测试了碳／酚醛复合材料的剪切强度。研究表明，在500～600％有氧状态下处理的碳／酚醛材料层间性能最佳。     

电沉积制备羟基磷灰石-碳化硅复合涂层

采用电沉积技术在碳/碳复合材料表面制备出羟基磷灰石-碳化硅复合涂层,通过扫描电镜、x.射线衍射仪、能谱仪、傅里叶红外光谱仪研究了电解液浓度与电流密度对复合涂层形貌与组成的影响,采用粘接拉伸法测试羟基磷灰石-碳化硅涂层、羟基磷灰石涂层与基体的结合强度.结果表明:随着电解液浓度的降低,涂层的组成由磷酸氢钙转变为羟基磷灰石,晶体从大尺寸的片状逐渐转变为纳米级球状.随着电流密度的升高,涂层的钙、磷摩尔比逐渐升高,晶体向疏松的针状转变.选取适当的工艺参数,羟基磷灰石-碳化硅与基体结合强度高于羟基磷灰石涂层.     

热解碳界面层对碳＼碳化硅复合材料拉伸性能的影响

本文研究了用化学气相渗工艺的均热法制备炭纤维增强碳化硅（Ｃ／ＳｉＣ）复合材料，其中有部分材料在沉积碳化硅之前先沉积少量热解碳，以作为界面层。对有界面层和无界面层的材料进行了拉伸试验。用金相显微镜和扫描电镜观察了材料微观结构及继口形貌。结果表明，Ｃ／ＳｉＣ材料力学性能主要取决于纤维与基体的界面。有热解碳界面层的Ｃ／ＳｉＣ材料，在拉伸断裂时出现大范围脱粘，断口类似毛刷，材料强度大，断裂功也大，有很大的     

预氧化聚丙烯腈（PAN）纤维制造的碳／碳复合材料

采用不同表面宫能团的预氧化聚丙烯腈（PAN）纤维作为增强体，以酚醛树脂和煤沥青分别为基体材料制成的碳／碳复合材料已经开发出来了。树脂基复合材料的热解行为表现为：横截面收缩以及分别为18－24％和32－40％的重量损失，这取决于预氧化PAN纤维表面所含表面宫能团的数量。经1000℃热处理，树脂基复合材料的弹性强度和弹性模量分别在11．0－30MPa和30－50GPa范围内，而煤沥青基复合材料则在35－55MPa和30－50GPa范围内。经过石墨化（2700℃）处理后，树脂基复合材料的机械性能改变不大（复合物变脆），但煤沥青基复合材料的弱性强度则增加了4－6倍（200－250MPa），弹性模量增加2－3倍（100－120PGa）。因此，可利用预氧化PAN纤维作增强体来制备碳／碳复合材料，且与商业级碳纤维增强的碳／碳复合材料具有大致相同的机械性能（T－300，日本东丽制）。     

电沉积法制备磷酸钙生物活性陶瓷涂层

综述了用电沉积法在金属生物材料表面涂敷磷酸钙生物活性陶瓷的工艺，分析了电沉积工艺的特点，并介绍了制备金属－羟基磷灰石复合涂层的复合电沉积工艺。     

碳/碳复合材料等温化学气相渗透工艺模糊系统建模

等温化学气相渗透(chemical vapor infiltration，CVI)是制备陶瓷基和碳基复合材料重要的传统工艺，该工艺主要的不足之处是周期极长，因此，优化工艺参数、提高沉积效率是目前等温CVI工艺研究的重点。在实验样本的基础上，利用遗传算法来自动获取和优化模糊规则，从而建立了碳／碳复合材料等温CVI工艺模糊系统。通过系统对训练样本和测试样本的输出，可以看出：系统具有较高的精度和泛化能力。利用该系统，得到了沉积温度、纤维体积分数和沉积室压强等参数对等温CVI工艺的影响规律，对实际生产中CVI工艺的制定有指导意义。     

钙磷摩尔比对新型PCCP+DCPA体系骨水泥性能的影响

用化学沉淀法合成了不同钙/磷摩尔比并含碳酸根的部分结晶磷酸钙(partially crystallized calcium phosphates,PCCP),用PCCP和无水磷酸氢钙(dicalcium phosphate anhydrous ,DCPA)配制了PCCP DCPA体系磷酸钙骨水泥,用去离子水作为骨水泥的固化液.通过相组成的X射线衍射分析、扫描电子显微镜观察、孔隙率和抗压强度测定,研究了钙磷摩尔[n(Ca)/n(P)]对PCCP DCPA磷酸钙骨水泥性能的影响.结果表明:随着部分结晶磷酸钙中n(Ca)/n(P)的提高,磷酸钙骨水泥试件的抗压强度明显下降,但磷酸钙骨水泥水化产物羟基磷灰石的结晶度提高,固化体中大于100 nm的孔隙增多、固化体的孔隙率增大,可见,n(Ca)/n(P)对磷酸钙骨水泥的性能有重要影响,在制备磷酸钙骨水泥时应选择适当的n(Ca)/n(P).     

镍催化制备炭/炭复合材料

利用催化化学气相沉积法制备炭／炭复合材料，研究了反应温度、前驱体气体含量、催化剂含量和时间对所制备的炭／炭复合材料密度的影响，采用扫描电镜观察分析了基体碳的形貌。结果表明，利用催化剂镍可制取密度达1．594g／cm^3的炭／炭复合材料，并有晶须状基体碳生成。在各种工艺参数中，对炭／炭复合材料的密度影响最大的是温度和前驱体气体，其次为催化剂含量，最后是时间。     

毡体热处理对炭/炭复合材料氧化行为的影响

将炭纤维毡体进行两组不同温度的高温热处理，然后采用化学气相沉积工艺制备炭／炭复合材料，考察了两组材料在不同温度、时间下的氧化失重率，利用X射线衍射技术分析了炭纤维的石墨化度，采用扫描电子显微镜观察了氧化前、后炭／炭复合材料的形貌，探讨了两组材料的氧化反应过程及其氧化行为差异的原因。     

固渗+EB-PVD法制备炭/炭复合材料防氧化复合涂层研究

制备出了SiC/SiC-Al2O3-Y2O3炭/炭复合材料防氧化复合涂层,该复合涂层的内层SiC基涂层采用料浆固渗法制备,SiC-Al2O3-Y2O3外层涂层采用大功率电子束物理气相沉积法。研究表明,电子束物理气相沉积法能达到较好的沉积效果,在制备过程中形成了柱状晶结构的涂层,使得涂层具有更高的应变容限,涂层非常均匀致密。用SEM、XPS和EDS等分析方法分析了涂层的防氧化机理。结果表明:在制备过程和氧化过程中,涂层内会发生复杂的物理和化学变化,生成硅酸盐氧化物,显示出电子束物理气相沉积法在制备炭/炭复合材料防氧化涂层方面独特的优势。     

化学液相气化渗透法制备炭/炭复合材料研究的进展

综合评述了化学液相气化渗透(chemical liquid vapor infiltration, CLVI)法制备炭/炭(C/C)复合材料的研究.概述了CLVI法的工艺特点及其快速致密的原理,并分别从预制体形状、发热体加热方式、前驱体种类等方面介绍了近年来各种改进的CLVI工艺.分析了制备方式、温度以及前驱体种类等对热解炭微观结构的影响.展望了CLVI法制备C/C复合材料的发展趋势.综合分析表明:目前,CLVI法尚不能满足应用于工业化生产的要求,今后将向多试样沉积、低能量消耗、前驱体高利用率等方向发展.     

KOH-浸渍-还原法在炭纤维表面制备不同金属纳米催化剂涂层及其应用

为了催化炭纤维原位生长纳米炭纤维／纳米碳管，研究纳米炭纤维／纳米碳管在炭／炭复合材料中的应用，采用KOH-浸渍-还原法在炭纤维上制备纳米催化剂颗粒。首先用KOH处理炭纤维改变其形貌，然后将炭纤维分别在硝酸钴和硝酸镍催化剂前驱体溶液中浸渍，干燥，再用H2气还原制得催化剂颗粒，最后催化热解CO在炭纤维上原位生长纳米炭纤维／纳米碳管。结果表明：KOH处理能使炭纤维表面变得凹凸不平，有效的阻止了催化剂前驱体液体的流动，使涂层均匀；浸渍-还原法能获得粒径小、均匀、适合纳米炭纤维生长的金属颗粒；与Co纳米颗粒相比，Ni分散效果和催化效果更好。     

新型炭纤维/泡沫炭预制体的制备及致密化研究

由炭纤维/酚醛树脂经过发泡、固化和炭化制备出4种不同炭纤维含量(3%,7%,10%和15%)的泡沫炭作为制备炭/炭复合材料新型预制体,通过等温化学气相沉积对预制体进行致密化处理。研究了炭纤维含量对预制体微观结构、致密化过程及力学性能的影响。结果表明:炭纤维含量增加,使预制体产生更多的微裂纹,并有更多的炭纤维裸露在泡沫炭韧带外,有助于提高化学气相沉积的沉积速率。炭纤维/泡沫炭预制体炭/炭复合材料压缩强度随着预制体中炭纤维含量的增加而增加,当炭纤维体积分数为10%时,压缩强度达到峰值,为43MPa。     

碳/碳复合材料SiC–HfSi_2–TaSi_2抗烧蚀复合涂层

采用包埋技术在碳纤维增强碳(carbon fiber reinforced carbon,C/C)复合材料表面制备了碳化硅-硅化铪-硅化钽(SiC-HfSi2-TaSi2)抗烧蚀复合涂层.采用氧已炔火焰烧蚀试验评价了. C/C复合材料样品的抗烧蚀性能.通过X射线衍射分析、扫描电镜观察及能谱分析研究了SiC-HfSi-TaSi2作为 C/C复合材料抗烧蚀涂层的表面和断面相组成、元素分布及形貌.结果表明:由于烧蚀过程中生成的Hf02,Ta205具有高温稳定性,使得该涂层表现 出良好的抗烧蚀性能,在3 000℃下烧蚀20s后,线烧蚀率为0.009 mm/s,质量烧蚀率为0.003 85 g/s.     

Design of a C/SiC functionally graded coating for the oxidation protection of C/C composites

To reduce the residual thermal stress between the carbon fiber-reinforced carbon (C/C) composites and the SiC coating layer, functionally graded materials (FGM) consisting of a C/SiC compositionally graded layer (C/SiC interlayer) were adopted. After designing the compositional distribution of the C/SiC interlayer which can relieve the thermal stress effectively, the deposition conditions of the entire compositional range of the C/SiC composites were determined using a thermodynamic calculation. According to the design and calculation the C/SiC interlayer and the SiC outer layer were deposited on the C/C composites by a low pressure chemical vapor deposition (LPCVD) method at deposition temperatures of 1100 and 1300 °C. The stress calculation and the experimental results suggested that the SiC-rich compositional profile in the FGM layer is the most effective for relieving the thermal stress and increasing the oxidation resistance.     

碳纤维增强碳复合材料表面多层复合涂层中SiC和TiC内层的比较(英文)

采用包埋法制备了碳纤维增强碳(carbon fiber reinforced carb on composites,C/C)复合材料表面多层涂层,包括SiC,TiC内层,SiC,TiC中间层以及SiC+TiC复合外层。利用场发射扫描电镜和X射线衍射对其表面和断面的结构进行研究。结果显示:和TiC内层相比较,SiC内层较厚而且致密,具多孔结构且和C/C复合材料结合紧密;TiC内层较薄且和C/C复合材料结合松散。制备的SiC+TiC复合外层由SiC,TiC和Ti3SiC2组成。