不同温度下高温纯化后球形燃料元件A3-3基体石墨的性能和微观结构（英文）

为了研究高温纯化对高温气冷堆球形燃料元件用A3-3基体石墨的影响,对不同温度下纯化后A3-3基体石墨的综合性能和微观结构进行了对比分析和表征。结果表明,即使将纯化温度从1 900℃降低到1 600℃,高温纯化处理后基体石墨的综合性能均满足技术要求。X射线衍射分析结果表明,纯化后基体石墨的微观结构得到了显著提升,并且随着高温纯化温度的升高,基体石墨的石墨化有序度逐渐提高,其微观组织结构也逐渐优化,这有利于基体石墨综合性能的提升。当纯化温度从1 600℃继续升高时,纯化后基体石墨的灰分和杂质含量基本保持不变,在更高温度下纯化后基体石墨的微观结构优化对改善其抗氧化腐蚀性能起到了决定性作用。因此,高温纯化工艺在球形燃料元件的生产中非常重要和必要。该研究也为未来将球形燃料元件的高温纯化温度从1 900℃降至1 600℃提供了重要依据,有助于在将来的球形燃料元件商业化生产中提高生产效率和降低生产成本。     

高性能核纯酚醛树脂粘合剂的研制

通过对高性纯酚醛树脂的研究,掌握了实验条件对酚醛树脂质量的影响。通过严格控制反应条件所制备的酚醛树脂,其综合性能指标与德国的酚醛树脂的性能指标类似。利用自行研制的酚醛树脂进行基体石墨球工艺实验,结果能满足球形燃料元件的质量要求。     

HTR—10球形燃料元件基体石墨抗氧化研究

用泥浆－凝胶工艺对ＨＴＲ－１０球形燃料元件基体石墨进行了抗氧化保护研究，并对该工艺制备的样品进行了氧化实验和热循环实验，氧化实验说明制备的ＳｉＳｉＣ涂层是致密无裂纹的，因而具有较好的抗氧化能力。热循环实验显示在１４００℃下氧化２００小时（２０个热循环）样品完好无损，说明样品具有非常好的抗氧化能力和抗热冲击能力。     

含Zr多组元掺杂石墨材料的性能研究

以天然石墨为原料，通过热压工艺，制备了含Zr多组元掺杂石墨材料。研究了掺杂元素对材料性能的影响。实验结果表明：随着Zr含量增加，基体石墨的强度、导电和导热性成线性增加；但是过量的ZrO2会消耗基体炭原子，生成金属Zr蒸汽逸出基体，形成孔隙和缺陷，导致材料的性能下降，因此应控制ZrO2的加入量。另外，采用SEM、XRD等分析手段研究了材料微观结构，探讨了微观结构对其性能的影响。     

石墨化温度对炭纤维微观结构及其力学性能的影响

以通用型PAN基炭纤维为原材料，通过1800℃～3000℃连续高温石墨化处理，制备了不同性能的炭(石墨)纤维；采用SEM、XRD、RAMAN、元素分析仪、万能材料测试机等分析手段研究了石墨化温度对炭(石墨)纤维微观结构、元素含量、表面形态及其力学性能的影响。实验表明：随着热处理温度的提高，炭纤维中非碳元素(氮、氢)的含量逐渐减少而碳元素质量分数却从92．62％增加到99．99％；纤维的微观结构也从二维乱层石墨结构向有序的三维层状结构发展，表现为石墨晶体层间距d。随处理温度的提升逐渐减小、d100和d110与La和Lc不断增大，纤维抗拉强度呈下降趋势、弹性模量呈上升趋势。     

固相增密燃料元件基体石墨的氩离子辐照性能研究

为提高熔盐堆燃料元件基体石墨的致密性,采用准等静压工艺,对球形燃料元件A3-3基体石墨进行中间相炭微球(MCMB)固相增密,并对其进行了氩离子辐照性能研究。通过压汞测试研究了增密后基体石墨的进汞临界压强和平均孔径变化;利用氩离子辐照实验并结合纳米压痕技术和拉曼光谱分析,研究了固相增密前后基体石墨的离子辐照效应。结果表明,采用平均粒径为2、10和16μm的MCMB对基体石墨A3-3增密后,基体石墨孔径由924 nm分别降至530、573和644 nm,MCMB以其自烧结同步收缩的特性,起到了填充孔隙和裂缝的作用,实现了对基体石墨的固相增密。MCMB增密剂粒径越接近基体石墨的孔径,增密后基体石墨的平均孔径越小,进汞临界压强越高,即增密效果越好。样品纳米压痕的测试表明高剂量离子辐照下(1 dpa),MDG2-15(粒径2μm,质量百分数为15%的MCMB增密基体石墨)石墨比A3-3石墨的离子辐照硬化速率慢。拉曼光谱结果显示增密前后基体石墨在1.47 dpa剂量下,均发生非晶化,致密化调控前后基体石墨的离子辐照效应表现出一致性。     

石墨微粉球形化研究

天然鳞片石墨为层状结构呈各向异性,且天然鳞片石墨微粉的松装密度和振实密度太低,不利于球形燃料元件的压制.本研究利用微细粒子复合化系统(micron/nano particles composition system,PCS)对天然鳞片石墨微粉进行球形化处理.在高速气流和转子的冲击下,石墨微粉由于受粒子之间的相互碰撞、摩擦和剪切等作用快速卷曲、成球、密实.经球形化处理后研究发现:鳞片石墨微粉长径比变小,球形度系数有了很大提高,各向异性的影响减小;同时粒度分布变窄,松装密度和振实密度也大幅度提高.     

几种喉衬材料断裂韧性的比较

测试了几种石墨、毡基C／C、多维编织C／C及石墨渗铜材料的断裂韧性，定性地比较了它们之间的抗断裂能力，并对材料的微观结构和断裂机理作了简要的分析。石墨渗铜材料的断裂韧性与高强石墨相比基本相当，主要是由于铜相与石墨结合强度低而未能发挥铜相增韧的作用。毡基C／C材料的断裂韧性明显优于石墨渗铜材料和石墨，以两种不同基体炭为基体的毡基C／C的KIC值基本相同。多维编织C／C材料中纤维含量及分布与材料的断裂性能密切相关。     

石墨和MoS2对AerMet100基复合材料摩擦学性能的影响

为了提高AerMet100钢的摩擦学性能,以AerMet100钢粉为基体,添加MoS₂和石墨为固体润滑剂,采用粉末冶金工艺制备石墨/MoS₂/AerMet100复合材料;使用扫描电镜（SEM）、X射线衍射（XRD）、能谱仪（EDS）分析试样的微观形貌、相组成和元素含量,使用HT1000高温摩擦磨损试验机测试复合材料的摩擦学性能;研究了MoS₂和石墨含量对AerMet100基复合材料力学性能和摩擦学性能的影响,探讨了其减摩耐磨机理。结果表明：随着石墨含量的增加,复合材料的力学性能和摩擦学性能下降。当添加质量分数6.0%MoS₂和2.0%石墨时,AerMet100基复合材料的摩擦学性能最优,这主要归因于硬质相碳化物和润滑相硫化物的生成。     

用于高温气冷堆的核石墨（英文）

自1942年首次在CP-1反应堆中使用以来,核石墨因其优异的综合性能,在核反应堆特别高温气冷堆中被广泛使用。作为第四代候选堆型之一,高温气冷堆主要包括球床堆和柱状堆两种堆型。在两种堆型中,石墨主要用作慢化剂、燃料元件基体材料及堆内结构材料。在反应堆运行中,中子辐照使得石墨的相关性能下降甚至可能失效。原材料及成型方式对于石墨的结构、性能及其在辐照中的表现起到决定性的作用。辐照中石墨微观结构及尺寸的变化是其宏观热力学性能变化的内在原因,辐照温度及剂量对于石墨的结构及性能变化起决定性作用。本文介绍了高温气冷堆中核石墨的性能要求及核石墨的生产流程,阐述了不同温度及辐照条件下石墨热力学性能及微观结构的变化规律,并对当前国内外核石墨的研究现状及未来核石墨的长期发展如焦炭的稳定供应和石墨的回收进行讨论。本文可为有志于研发用于未来我国商业化的高温气冷堆中的核石墨的生产厂家提供参考。     

石墨/酚醛树脂复合材料双极板的制备与性能

双极板是质子交换膜燃料电池的重要组成部分,石墨与聚合物的复合材料双极板是目前研究的重要方向。采用模压热固化二步法,以酚醛树脂为粘结剂、天然鳞片石墨为导电骨料、炭黑为添加剂制备了质子交换膜燃料电池用复合材料双极板。系统研究了不同种类石墨对石墨/酚醛树脂复合材料电性能和抗弯强度的影响。结果表明:以天然鳞片石墨为导电原料时,所制备的石墨/酚醛树脂双极板的性能最好;添加导电炭黑能有效提高石墨/酚醛树脂复合材料的电导率;在复合材料制备中加入4wt%的碳纤维,碳纤维-石墨/酚醛树脂复合材料的抗弯强度提高了29%;碳纤维表面液相氧化处理能有效提高纤维与基体间的结合强度,随着处理时间的延长与处理温度的升高,碳纤维-石墨/酚醛树脂复合材料的电导率和抗弯强度都有很大程度的提高;最终固化温度主要影响酚醛树脂的交联程度,随着最终固化温度的升高,酚醛树脂的交联程度增加,电导率增大,但抗弯强度有一定程度减小。     

热压烧结制备SiC增强石墨复合材料及其性能

以天然鳞片石墨为起始原料,SiC颗粒为增强相,采用热压烧结工艺制备了SiC增强石墨复合材料。研究了SiC含量对SiC增强石墨复合材料微观结构、力学性能和摩擦性能的影响。结果表明:SiC颗粒均匀分布在石墨基体中,降低了基体中的孔隙率;随着SiC含量增加,SiC增强石墨复合材料的相对密度和弯曲强度相应增加,开孔率显著降低,当SiC含量达到40vol%时,SiC增强石墨复合材料中形成了SiC网络骨架结构,相对密度达到了94.2%,比商品高强纯石墨材料提高了11.8%,弯曲强度达到了146 MPa,比商品高强纯石墨材料提高了147%;基体石墨保持了层状结构;SiC含量低于40vol%时,SiC增强石墨复合材料的摩擦系数随SiC含量的增加轻微增加,与纯石墨材料的摩擦系数相当,具有良好的摩擦性能。     

新型石墨基复合材料导电性能与力学性能影响因素的机理分析

以石墨与酚醛树脂粉料为原料通过低温热模压成形工艺制备新型石墨基复合材料.首先进行单因素试验分析了酚醛树脂含量、固化时间对复合材料导电性能与力学性能的影响机理;然后利用均匀试验方法进行多因素试验分析了酚醛树脂含量、固化温度、固化压力对复合材料导电性能与力学性能的综合影响.     

燃料电池电极板材料工艺发展趋势

电极板是燃料电池的关键核心部件,起到分隔气体、提供反应界面、传导电流的作用。根据燃料电池应用工况的不同,电极板的材料选择与制造工艺路线也有所不同。材料工艺是决定燃料电池设计、质量、成本的核心要素。着重论述了金属、石墨、树脂作为电极材料的工艺路线。针对金属电极板材料,论述了车载、航空航天2种工况下不锈钢、钛材的成形设计准则、工艺路线、产品性能,并分析比较了不同成形方法中设备、模具工装和工艺路线的适用性。针对石墨电极材料,对比了硬石墨一次模压成形和柔性板石墨模压成形2种工艺,并根据各自的基材状态选择了合适的工艺路线,同时根据工艺路线的特点分析了产品的优缺点。在复合材料中主要选择了金属、石墨、树脂3种材料,根据制备原理,复合材料双极板有结构复合电极、材料复合电极和工艺复合电极3个研究方向。在结构复合电极方面,主要论述了石墨与金属复合的设计思路和结构特点;在材料复合电极方面,主要论述了热固性树脂和热塑性树脂与石墨复合的工艺路线和产品特点;在工艺复合电极方面,主要论述了微型燃料电池极板的制造理念和方法,并借鉴了微机械加工工艺路线,设计制造了复合工艺极板。最后展望了燃料电池电极板的箔材研发方向、级...     

TiO2包覆石墨颗粒的制备及表征

以钛酸四丁酯，二乙醇胺，无水乙醇和水为主要原料，采用溶胶－凝胶技术在石墨颗粒表面包覆了TiO2，研究了复合颗粒制备的条件，表面形貌和特性，获得了金红石相TiO2完全包覆石墨的复合颗粒。     

电脉冲对铸态高韧性球墨铸铁凝固组织及性能的影响

对铸态高韧性球墨铸铁QT400-18的凝固过程进行电脉冲处理,电脉冲参数为电压2 600 V,频率0.88 Hz,电容200μF,处理时间15min。通过对比试验可知:电脉冲处理可使铸铁的过冷度相比未处理的升高12K,改善了石墨形核和生长的动力学条件,从而使球状石墨的粒径减小,石墨球数量增加。铸铁经过电脉冲处理,球化率由未处理的平均80%提高到平均91%,石墨球数由平均172/mm~2提高到209/mm~2,石墨不易变态生长,圆整度得到改善。同时,球墨铸铁的凝固组织得到了改善,铁素体数量增加,达到83%,相比未电脉冲处理的试样提高了26.6%,铁素体晶粒小于未处理试样,基体中分布的珠光体数量和片层间距减少,在抗拉强度符合要求的条件下,伸长率提高了4.89%,-233K的冲击功Akv提高了3.56J。     

铜基石墨复合材料的研究进展

铜基石墨复合材料是一种广泛应用于摩擦材料和电接触材料等领域的金属基复合材料.综述了铜基石墨复合材料在改善铜基体与石墨增强体结合方面的研究进展,主要包括基体合金化、石墨的表面处理、添加粘结剂等,重点介绍了铜基石墨复合材料的制备工艺方法,并概述了其导电导热性能、摩擦磨损性能、工艺性能及应用,最后展望了铜基石墨复合材料的研究重点和发展方向,认为取代现有的易切削铅黄铜合金将成为铜基石墨复合材料今后研究和应用的一个亮点.     

空气氧化法制备FePO_4超细颗粒

采用空气氧化法,以硫酸亚铁和磷酸为铁源和磷源,制备FePO4.2H2O,并在空气气氛下热处理后得到不含结晶水的FePO4粉体,采用X射线衍射、扫描电镜、元素含量分析等对合成产物进行表征。结果表明,当反应原料中铁、磷元素物质的量比为1∶2,反应温度为80℃时,产物为纯FePO4.2H2O,520℃热处理后为FePO4,其他条件下所得产物均含有杂质;聚乙二醇的加入有效抑制了颗粒晶体的长大,改善了颗粒的团聚程度,得到分散均匀的类球形颗粒。     

原料配比对石墨材料热传导性能的影响

以煅烧石油焦和煤沥青为基本原料，采用热压工艺制备了一系列石墨材料，考察了煅烧石油焦填料的粒度分布以及粘结剂用量对石墨材料的传导性能的影响，并阐明了粘结剂与填料粒子在热混捏与热压过程中相互作用原理。结果表明：石墨材料的传导性能不仅依赖于原料种类，粒度，而且与其质量配比有关，有最佳原料配比所制备的块状石墨具有高密度，低孔率，低电阻以及高导热等特点；填料煅烧石油焦颗粒以及粘结剂用量的过多或过少，都不利于石墨材料的传导性能，本文填料中最佳煅烧石油焦颗粒用量为25%，原料中最佳粘结剂含量为25%。     

Technologies of Vegetable Biomass, Technical Rubber, and Plastic Waste Processing

The present paper considers novel thermal technologies of vegetable biomass, technical rubber, and plastic waste processing into fuel and raw material resources on the basis of the processes of vapor thermolysis of organic materials.