炭／炭复合材料界面海微观结构的研究

炭纤维增强炭基（炭／炭）复合材料中的界面结构直接影响着炭／炭材料的力学、热物理等各种性能。采用ＳＥＭ、ＴＥＭ等微观观察手段,新几种炭／炭复合材料界面的微观结构进行考察。对观察到炭纤维与基体炭间的界面、同一纤维束中两根纤维间的界面,基体与其他外加物质间的界面、不同取向炭纤维间界面、不同基体前驱体层间的界面等界面类型的细微结构进行了图示分析与讨论。     

结构炭/炭复合材料力学性能及微观结构研究

采用四向编织、快速化学气相渗透致密化新工艺制备了炭／炭复合材料,其弯曲强度达３２０ＭＰａ。分析研究了这种材料的力学性能特征。利用ＳＥＭ和高分辨ＴＥＭ分析了基体炭、炭纤维／基体灰界面的精细结构,发现炭纤维呈单根被基体炭包围,基体现灰呈层片状,为二维有序的乱层石墨结构;在炭纤维与基体炭之间存在着过渡相,这一过渡相厚度的约几十纳米,随着与炭纤维之间距离的增大,它们之间形成的夹角由小变大,这一过渡相即为炭     

热解炭微观结构对炭/炭复合材料力学性能的影响

以PAN基针刺纤维毡为基体,采用等温化学气相渗透技术,在温度1000℃、压力5.0~20.0 kPa条件下制备了2种具有不同微观结构热解炭的炭/炭复合材料,研究了其力学性能与热解炭微观结构的关系. 结果表明,压力8.0 kPa下得到的具有单一低织构热解炭的炭/炭复合材料的断裂强度较高,为86±3 MPa,热解炭与炭纤维间界面结合紧密,加载过程中二者同时断裂,呈现明显的脆性断裂行为;压力10.0~20.0 kPa下得到的具有中织构-高织构-中织构热解炭的炭/炭复合材料的断裂强度稍低,为82±4 MPa,加载过程中材料内部不同织构热解炭间多层次界面通过改变裂纹扩展路径而延缓其扩展速度,断口形貌呈现锯齿状,表现出假塑性断裂特征.     

预制体孔隙结构对炭/炭复合材料ICVI制备工艺的影响

研究了预制体孔隙结构对ICVI工艺致密化过程及基体热解炭微观结构的影响。结果表明：2D针刺炭毡致密化速度高于炭布叠层预制体，1K炭布叠层预制体的致密化速度高于3K炭布叠层；在致密化过程中，热解炭均匀沉积在纤维表面，预制体AS／VR比值变化是导致热解炭微观结构发生改变的根本原因。     

炭／炭复合材料中的界面现象

论述了炭／ 炭复合材料的界面结构特点,及其对材料宏观力学性能的影响,指出在Ｃ／Ｃ材料中存在多种层次的界面结构。其中束内界面和束间界面的粘接性能对Ｃ／Ｃ 材料的宏观力学性能有重要的影响。对于界面剪切强度存在一个临界值,低于该临界值,纵向拉伸性能随界面剪切强度的提高而提高;高于该临界值,纵向拉伸性能随界面剪切强度的提高反而降低。     

炭/炭复合材料的热物理性能

综述了炭／炭复合材料的热物理性能及其影响因素。炭／炭复合材料热导率的大小由炭纤维的类型、取向、体积分数以及基体的结构类型决定，热处理工艺也对它有很大的影响。炭／炭复合材料的热导率随温度升高一般先升高后降低。炭／炭复合材料在低温时具有负热膨胀系数，影响其这一性能的因素除了坯体结构和基体     

炭纤维增强炭基复合材料的界面

炭纤维增强炭基（炭／炭）复合材料中的界面直接影响材料的力学、热物理、抗氧化等性能。深入对炭／炭界面的研究,对于改进材料结构,提高材料性能意义重大。因此对炭／炭复合材料界面研究的意义、方法、现状作了介绍,并展望了研究的发展趋向。     

炭纤维/热解炭+Al2O3复合材料的微观结构研究

为提高炭／炭复合材料的隔热性能,设计出了Ａｌ２Ｏ３粉末和纤维＋炭布缠绕预制体结构。采用快速化学气相沉积新技术制备出了炭纤维／热解炭＋Ａｌ２Ｏ３复合材料,并采用ＳＥＭ分析、能谱分析及Ｘ射线衍射分析研究了其微观结构。实验结果表明,这种材料自表面到内部形成了有利于隔热的密度梯度,材料组织均匀,闭孔细小,分布合理,隔热性能良好     

液相法快速制备炭/炭复合材料的动力学及微观结构研究

以航空煤油为前驱体,普通炭毡为预制体,采用液相法快速制备出了炭/炭(C/C)复合材料(150mm×80mm×15mm),系统压力:0.1MPa,沉积温度:980～1180℃。对制备过程的动力学及微观组织结构进行了研究,并初步提出了以航空煤油为前驱体的液相法的沉积模式。研究结果表明:其表观活化能为30.31kJ/mol,沉积速率最快可达0.222g·cm-3·h-1,比传统等温CVI工艺快了近2个数量级;致密化初期,沉积过程受控于化学反应动力学,沉积速率很快,而在致密化中、后期,由于反应气体的传输受到限制,且预制体的表面活性位增加,沉积速率下降,试样的沉积主要包括其内部孔隙的致密和外表面的沉积两部分;沉积温度对致密化过程起着很重要的作用,在1080℃,样品的沉积过程受传输限制的影响最小,孔隙沉积速率最大,可以在10h内将样品的密度从0.167g/cm3提升到1.7g/cm3,致密化结构最均匀,且以RL组织为主,沉积温度偏低或偏高都会降低其沉积速率,且有SL及ISO组织生成。     

钨酚醛树脂连接炭/炭复合材料的工艺研究

以钨酚醛树脂为原料基体，添加适量的钨粉，对炭／炭复合材料进行连接试验，测试了不同温度处理后连接处的室温剪切强度。结果表明，经1500℃处理后连接处仍保持较高的连接强度，最高可达16．1MP。。利用XRD和SEM研究了接头的组成和形貌，并探讨了钨粉含量及热处理温度对接头强度的影响。     

反应熔体浸渗法制备C/SiC复合材料的显微结构与摩擦性能

C/SiC复合材料由于密度小、耐磨性好、耐高温等一系列优异性能,极有希望成为新一代的先进摩擦材料.反应熔体浸渗法由于工艺简单、成本低等优点最适合制造摩擦用C/SiC复合材料.本文采用反应熔体浸渗法制备C/SiC复合材料,进行显微结构和X射线衍射分析,测试试样的开气孔率、热扩散率及摩擦性能.结果表明材料致密度高,开气孔率为3.1～4.4%,热扩散率为0.089cm2/s.RMI工艺过程中有微小孔洞及裂纹产生.摩擦性能在后几次刹车实验时不稳定,还有待进一步提高.     

STUDY ON THE MICROSTRUCTURE OF CARBON FIBER/PYROLYTIC CARBON

为提高炭/炭复合材料的隔热性能,设计出了Al2O3粉末和纤维＋炭布缠绕预制体结构。采用快速化学气相沉积新技术制备出了炭纤维/热解炭＋Al2O3复合材料,并采用SEM分析、能谱分析及X射线衍射分析研究了其微观结构。实验结果表明,这种材料自表面到内部形成了有利于隔热的密度梯度,材料组织均匀,闭孔细小,分布合理,隔热性能良好。     

预制体结构对炭／炭复合材料力学性能影响

四种用于制备炭／炭（C／C）复合材料的预制体，即1K发布叠层坯体（1#坯体），3K发布叠层坯体（4#坯体），发市 炭纸叠层坯体（2#坯体），特殊炭毡 发布叠层坯体（3#坯本），并探索了预制体结构对C／C复合材料力学性能影响．研究表明：用1#坯体制备的C／C复合材料弯曲强度最高，2#坏体制备的材料弯曲强度最低，随著炭纤维（CF）体积含量的增加，用四种坯体制备的材料弯曲强度增大。确定了弯曲强度的优化配方．     

GF／PVC复合体系力学性能与微观结构研究

本文主要研究了玻纤的不同表面处理剂、玻纤增强聚氯乙烯共混物组成及共混条件对共混物的力学性能及微观形态结构的影响。研究表明，采用不同的表面处理剂，在玻纤与树脂之间将产生不同的界面结合，而界面结合的好坏直接影响共混物的性能。本文还对玻纤增韧，增强聚氯乙烯的机理进行初步探索。     

碳纤维／LAS玻璃陶瓷的界面,显微结构与力学性能

采用溶胶固化法制备了碳纤维（Ｃ＿ｆ）补强的锂铝硅（ＬＡＳ）玻璃陶瓷复合材料。研究了热压温度、压力与纤维含量对复合材料力学性能的影响。借助扫描电镜与理论计算，分析、讨论了纤维与基体的轴向与径向热不匹配，复合材料的显微结构对复合材料力学性能的影响，得到了抗弯强度σ＿ｂ＝７４０．４ＭＰａ，断裂韧性Ｋ＿（Ｉｃ）＝１９．５ＭＰａ。ｍ￣１／２的Ｃ＿ｆ／ＬＡＳ复合材料。     

INFLUENCE OF SURFACE TREATMENT ON THE STRENGTH OF SHORT CARBON FIBER REINFORCED CARBON COMPOSITE

为了增强炭纤维的表面活性,提高炭纤维与基体炭的结合强度,用浓硝酸对炭纤维进行了表面氧化处理。考察了处理时间和处理温度对短炭纤维增强炭基复合材料（SCFRC）力学性能的影响;用扫描电子显微镜（SEM）对SCFRC的弯曲断面进行了观察。结果表明对炭纤维进行表面处理可以提高其与基体炭的结合强度,炭纤维与基体炭的结合强度以及SCFRC的抗弯强度均随着炭纤维氧化处理时间的增加和处理温度的升高而增大。