本体涂层协同抗氧化超高温碳/碳复合材料研究

通过向碳/碳复合材料基体中掺杂难熔金属化合物结合表面超高温抗氧化涂层,研制出了超高温本体涂层协同抗氧化碳/碳复合材料。通过微结构设计及控制,解决了纤维异构化、基体与陶瓷涂层间热胀匹配和多相复合陶瓷成分和结构精确控制的关键技术,提高了复合材料的烧蚀性能。动态高频等离子风洞超高温抗氧化试验表明,在驻点温度1900～2500℃,经过2500s烧蚀,烧蚀速率10-4mm/s,实现非烧蚀,而抗氧化碳/碳复合材料816s的烧蚀量则达到20mm以上。     

碳-碳复合材料非线性变形模式

碳-碳复合材料在拉伸载荷下的非线性应力-应变特性和在压缩载荷下的不同,Jones-Nelson-Morgan 非线性多模量材料模式适用于具有AVCO Mod 3a特征的碳-碳材料。Mod 3a 的x-y 向是纤维束正交编织层,z 向用纤维束穿刺。首先通过测定材料主方向上的性能确定材料模式,然后对材料模式进行比较,其办法是将材料在单轴偏轴载荷下实际测得的拉伸和压缩特性曲线与按材料模式进行理论计算所得的特性曲线进行比较。     

碳-碳复合材料制火箭发动机喷管

本文着重从用户角度阐述了日本进入研制最后阶段的H-1火箭第三级固体火箭发动机和远地点发动机所采用的碳-碳复合材料喷管的研制情况。介绍了它们应用碳-碳复合材料的理由并给出了碳-碳复合材料的性能参数。     

碳涂层对SiC纤维增强钛基复合材料界面显微结构及性能的影响

研究涂碳的SiC(C)/Ti-6Al-4V和无涂碳的SiC/Ti-6Al-4V材料的界面结构以及结合强度。结果表明:碳涂层阻止了径向纤维间的相互作用,该涂层界面反应物只是TiC,这些产物包含邻近碳涂层生成的细小晶粒和邻近金属基体生成的粗大晶粒;在无涂碳界面上,相邻纤维一侧产生的是TiC薄层,毗邻金属基体产生的是TiC和Ti5Si3晶粒组成的厚混合物,晶粒的大小从纤维到基体逐渐增大。涂炭和无涂碳复合材料的界面结合强度分别是(118.2±4.24),(230±6.28)MPa,证明碳涂层在纤维和基体之间提供了一个弱结合界面。涂碳纤维复合材料的界面结合发生在涂碳层和反应层之间,而无涂碳发生在纤维和反应层之间。     

碳/碳复合材料的特殊应用

碳 /碳复合材料 (CCC)是一种特殊高性能复合材料 ,自 196 0年以来 ,已有 10 0多个用 CCC制作的不同构件得到应用。简述了 CCC特性、可应用性、CCC的选择和使用条件 ;重点介绍了 CCC在航空航天领域的典型应用     

碳/碳复合材料基体抗氧化改性研究进展

表面涂层技术和基体改性是对碳/碳复合材料进行氧化防护的主要措施。对近年来碳/碳复合材料基体抗氧化改性传统技术方法进行全面总结,主要有碳纤维改性、液相浸渍法、添加剂法、催化杂质的直接脱除或失活、基体置换法。介绍碳/碳复合材料基体抗氧化改性新工艺,提出并设计3种碳/碳复合材料基体抗氧化改性最新工艺。并对碳/碳复合材料基体改性研究的发展趋势进行了展望。     

界面对Al_2O_3短纤维/Al-12Si复合材料断裂的影响

利用透射电镜拉伸台技术对Ａｌ２Ｏ３基复合材料的动态断裂行为进行原位观 察。实验结果显示,Ａｌ２Ｏ３短纤维增强Ａｌ－１２Ｓｉ复合材料在断裂行为的细节上与其它Ａｌ基 复合材料有所不同,它除在基体中可萌生微裂纹并扩展外．纤维／基体界面也是重要的裂纹源 及扩展路径,同时还发现裂纹在纤维薄弱处形核、扩展引起纤维断裂。导致这一结果的原因 可能在于,一是纤维／基体界面结合较弱,增加了界面开裂的几率,二是该复合材料纤维平均 长度大于其临界纤维长度,外加载荷可有效地从基体通过纤维／基体界面传递到纤维上来,当 纤维存在结构缺陷时会引起纤维的破坏。     

应用碳基复合材料的超薄电磁带隙(EBG)吸波结构与仿真研究

制备两种不同的碳基复合材料,通过实验测试其电磁参数,并应用于所构建的电磁带隙高阻抗表面吸波结构中,利用电磁仿真软件HFSSv.11仿真计算了各模型的反射系数随电磁频率变化的曲线。结果表明:碳基复合材料的应用,使EBG结构的吸波性能在一定改进的基础上,进一步增强了吸波结构整体的耐高温、抗腐蚀、轻质以及抗拉强度大等性能。因而,将碳基复合材料应用于EBG吸波结构以改进其吸波性能。     

玄武岩纤维增强镁合金复合材料的制备

采用化学镀铜和未镀铜的玄武岩纤维为增强体、镁合金粉末为基体,用粉末冶金法制备了玄武岩纤维增强复合材料。借助扫描电镜表征玄武岩纤维表面和复合材料的微观形貌,并测试其压缩强度。结果表明:玄武岩纤维化学镀铜处理,覆盖了一层致密均匀且没有裂纹的镀层;镀铜纤维增强复合材料的组织致密,无明显微孔、微裂纹等缺陷,提高了纤维与镁合金基体之间的浸润性,复合材料的力学特性得到提高;在实验范围内,复合材料的压缩强度随镀铜纤维的含量增加而增加,体积分数为15%时,复合材料压缩强度最高。     

碳/碳复合材料氧化行为的研究

对碳／碳复合材料的氧化行为进行了较系统的研究。通过对材料氧化后的质量损失和显微形貌的观察,指出内部缺陷和浸渍碳石墨化程度较低是导致复合材料氧化性较差的内在因素,讨论了温度和时间对氧化侵蚀的影响,提出了浸渍碳和碳纤维氧化过程的模型     

碳/碳复合材料制备工艺及研究现状

论述了碳／碳复合材料的制备工艺，包括碳纤维的选择、坯体的成型与致密化、碳／碳复合材料的高温热处理，并介绍了碳／碳复合材料的研究现状。     

制造碳/碳材料的高技术工艺

碳/碳复合材料比钢轻,韧性大,能耐高温和高压,目前在美国已用于远程导弹、航天飞机。本文介绍用肯萨克设备采用树脂浸渍和化学汽相沉积法制造碳/碳复合材料的高技术工艺。     

碳纳米线的制备与特性分析研究

采用水辅助化学气相沉积工艺生成碳纳米管阵列,由碳纳米管阵列纺纱制得碳纳米线,并对其力学特性及电气特性等进行分析研究。对相关实验数据处理后得出:碳纳米线的电阻率随纱线直径减少而降低,比强度随碳纳米线螺旋角的增大而降低,其平均纱线强度随碳纳米管阵列高度的增加而增加;碳纳米线沿长度方向具有非常好的一致性。加热和拉力组合纺纱(HTS技术)测试实验表明,通过对碳纳米管束进行张力处理和加热技术,可有效提高碳纳米线的力学性能及电气性能,对其在智能复合材料的深层应用提供研究基础,同时也为其在先进智能复合材料的研发与应用提供技术依据。     

La2O3/Al2O3氧化物添加比对Csf/SiC复合材料力学特性的影响

利用热压烧结技术制备高致密度短碳纤维增韧碳化硅陶瓷基(Csf/SiC)复合材料。研究稀土氧化物添加比对烧结后Csf/SiC复合材料微观结构、力学特性和增韧机制的影响。结果表明:随着烧结助剂中La2O3含量增加,烧结后材料中SiC颗粒平均粒径减小,相对密度逐渐降低,而强度和韧性则先增加后降低;颗粒桥连、纤维拔出和裂纹偏转是该材料体系的主要增韧方式。     

碳气凝胶的制备及润湿性能研究

以间苯二酚和糠醛为原料,经溶胶-凝胶、常压干燥和在真空环境中高温碳化,制备出碳气凝胶。用XRD、SEM及BET法对碳气凝胶结构组成与微观形貌进行表征。对碳气凝胶进行氟化处理,研究其润湿性能。结果表明,用此法制得的碳气凝胶经氟化处理可由超亲水变为超疏水材料。     

CVI制备碳/碳复合材料致密化行为模拟研究

化学气相渗透技术（ＣＶＩ）是制备高性能碳／碳复合材料的一种重要方法,本文通过建立有限差分模型,对圆柱形单向碳／碳复合材料的ＣＶＩ致密化行为进行了模拟,并详细描述、分析了模型原理与模拟步骤,设计了专门的对照实验,检验模型计算结果的准确性。对比结果表明,模拟值与实验结果具有很好的一致性,预测的渗透终止时间、终止密度与实验结果十分接近,误差在１０％以下。     

碳纤维表面处理及其对复合材料损伤容限特性的影响

将中等模量的TORAYCA T-800碳纤维进行不同等级的表面处理,用于BASF 5245C改性双-马来酰亚胺树脂体系的层压复合材料,以改进其损伤容限。研究了树脂-纤维界面及其对复合材料强度和断裂形态的影响。使用扫描电子显微镜检测横向拉伸试样中平行于纤维方向的断裂面,发现经标准的表面处理后的表面形态,出现了纤维拔出和纤维表面缺少基体粘附的区域。在较高等级表面处理的情况下,断裂的引发主要出现在树脂基体中,而不是在纤维-树脂基体的界面上。就复合材料损伤容限性能来说,由于增加了表面处理,测得的冲击后的压缩强度提高了20％。列出了复合材料的横向弯曲、横向拉伸和EDS性能。研究了用这些纤维增强的复合材料的ModeⅠ和ModeⅡ的微观力学性能,以便来说明层间断裂韧性的特性。根据对ModeⅠ或ModeⅡ断裂面的观察,表面处理的方法影响甚微;表面断裂与所获得的ModeⅠ/Ⅱ值有小的差异。     

微观结构对 Si_3N_4 材料静疲劳特性的影响

选择两种不同添加剂的Ｓｉ３Ｎ４材料，研究了微观结构对其静疲劳特性的影响。结果发现，两种材料在不同介质中的静疲劳特性一致，即裂纹扩展速率在水中最大，空气中次之，煤油中最小。但由于添加ＺｒＯ２的材料独特的微观结构，使其具有较高的断裂韧性，因而裂纹扩展抗力较大，在相同应力水平条件下，寿命较长。     

碳/碳化硅复合材料接触热阻计算方法

在高速飞行器结构与防隔热系统设计及评估中,需要准确判断接触热阻对结构热响应的影响。针对当前高速飞行器采用性能优异的碳/碳化硅复合材料,建立了该材料接触热阻理论计算方法,并完成了典型工况地面风洞验证试验研究,进一步利用该方法开展碳/碳化硅复合材料之间接触热阻的变化规律研究。研究结果表明,建立的高温接触热阻计算方法与地面风洞试验结果对比具有较好的精度,典型工况下碳/碳化硅复合材料接触热阻的热响应预示结果与地面试验结果误差仅约4%,有关结果可以为高速飞行器结构与热防护系统的设计及安全评估提供参考。     

国外复合材料非线性分析和动态特性研究的进展

本文根据有关资料,介绍了国外复合材料研究在两方面的近年进展。一是层状复合材料板和壳非线性分析的进展,重点介绍纤维加强复合材料分析模型的发展情况,以及处理几何非线性和材料非线性两种效应的发展情况;二是复合材料和结构动态特性研究的进展,主要介绍用于动态特性研究的分析方法和试验技术的发展情况。