碳纳米管在与铜粉混合球磨过程中的形态演化

分别将直径小于2 mn的单壁碳纳米管(单壁管含量为50%),直径8～10 nm的多壁碳纳米管和直径80～100nm的多壁碳纳米管与铜粉混合,并进行机械球磨,用SEM和TEM对球磨过程中碳纳米管的形态演变进行研究.结果表明:直径80～100nm的碳纳米管在受到机械冲击时以发生断裂为主,而在形态上依然保持碳管的基本结构;其断口有开口和封口两种结构,在开口处具有比较复杂的微观结构且存在大量的赘生管;直径小于10nm的碳纳米管在机械球磨过程中则易形成球状的缠结、纳米碳颗粒和巴基葱;这种差异与不同直径的碳纳米管中不饱和化学键所占的比例有关.     

一维金纳米线的自组装研究

以管径为20～40nm的多壁碳纳米管为模板,在经巯基修饰的碳纳米管表面定向沉积一薄层纳米金微粒,从而制得了一维金纳米线,并对纳米金线的自组装原理进行了研究.同时用XPS和TEM对所获得的碳基金纳米复合线的化学组成及微观结构进行了分析和表征.实验表明,纳米金微粒可在接枝巯基的碳纳米管表面自组装形成结构较好的纳米线.     

单晶硅基表面碳纳米管薄膜的制备研究

以乙炔气为反应气体，采用催化裂解方法，在沉积有铁催化剂膜的单晶硅基体上研究碳纳米管薄膜的制备。研究表明，由于催化剂的作用，在硅基体上能够形成直径为50-100nm的碳纳米管；铁催化剂膜的粒径大小和分散状态对碳钠米管薄膜的厚度、管径和均匀性起着关键作用；氢氟酸水溶液处理的催化剂膜有利于铁催化剂颗粒的分散和均匀化，能形成比较好的碳纳米管薄膜。由电镜分析发现，在单晶硅基体上生长的碳纳米管为顶端生长模式。     

单晶硅基表面碳纳米管薄膜的制备研究

以乙炔气为反应气体 ,采用催化裂解方法 ,在沉积有铁催化剂膜的单晶硅基体上研究碳纳米管薄膜的制备。研究表明 ,由于催化剂的作用 ,在硅基体上能够形成直径为 5 0～ 10 0nm的碳纳米管 ;铁催化剂膜的粒径大小和分散状态对碳钠米管薄膜的厚度、管径和均匀性起着关键作用 ;氢氟酸水溶液处理的催化剂膜有利于铁催化剂颗粒的分散和均匀化 ,能形成比较好的碳纳米管薄膜。由电镜分析发现 ,在单晶硅基体上生长的碳纳米管为顶端生长模式     

复合工艺制备炭/炭密封材料弯曲断裂特征

为使高性能碳/碳(C/C)复合材料在航天密封材料领域中得到进一步的应用,研究了碳布叠层以及碳毡结构的C/C复合材料在一定压力下气体的渗漏情况,对比试样为俄罗斯高强石墨密封环材料,采用扫描电镜观察分析气体通过C/C复合材料的途径.结果表明C/C复合材料比高强石墨更适合用做航天动密封材料.碳毡C/C复合材料比碳布叠层C/C复合材料气密性更好.C/C复合材料中的穿刺纤维、贯穿基体的孔隙和裂纹以及纤维与碳基体的结合情况对密封材料的密封性能起到很大的影响.     

复合工艺制备炭/炭密封材料弯曲断裂特征

为使高性能碳/碳(C/C)复合材料在航天密封材料领域中得到进一步的应用,研究了碳布叠层以及碳毡结构的C/C复合材料在一定压力下气体的渗漏情况,对比试样为俄罗斯高强石墨密封环材料,采用扫描电镜观察分析气体通过C/C复合材料的途径.结果表明:C/C复合材料比高强石墨更适合用做航天动密封材料.碳毡C/C复合材料比碳布叠层C/C复合材料气密性更好.C/C复合材料中的穿刺纤维、贯穿基体的孔隙和裂纹以及纤维与碳基体的结合情况对密封材料的密封性能起到很大的影响.     

超声法制备纳米Pt/MWCNT催化剂及其在CO2传感器上的应用

采用超声合成法制备了纳米铂/多壁碳纳米管复合催化剂(Pt/MWCNT),通过场发射扫描电镜(FE-SEM)、X-射线衍射(XRD)及电化学技术表征了该催化剂的性质.结果表明:纳米Pt均匀地镶嵌在MWCNTs表面,粒径为40±20 nm.该催化剂对CO2的还原呈现良好的催化作用,可用作制备CO2电化学传感器,CO2在纳米铂/多壁碳纳米碳管修饰玻碳电极上的还原电流响应(Pt/MWCNTs/GCE),分别在1～10 ppm和10～100 ppm两个浓度范围内呈良好的线性关系,检测限为1 ppm.     

碳纤维表面生长纳米碳管及其增强的炭/炭复合材料

采用化学气相沉积工艺在碳纤维表面生长了纳米碳管,将此种碳纤维作为增强材料,以中间相沥青为基体炭前驱体采用浸渍炭化工艺制备了炭/炭复合材料.观察了所得复合材料断口的微观形貌,测试了抗弯强度及热物理性能.结果表明,碳纤维表面的纳米碳管可以有效地提高纤维与基体的粘结力,复合材料的抗弯性能提高了50%,而对复合材料的导热性能影响较小.     

不同基体炭C/C复合材料的摩擦磨损性能

以炭纤维针刺毡为预制体,采用化学气相沉积法(CVI)和结合液相浸渍树脂或沥青法制备了热解炭为粗糙层与光滑层结构的准三维C/C复合材料,并研究了这些材料在0.6 MPa的模拟刹车压力下的摩擦磨损性能与磨损机理.研究表明:基体炭为粗糙层热解炭与树脂炭的C/C复合材料摩擦表面能形成较厚且连续的自润滑摩擦膜,摩擦稳定性最好,摩擦因数适中,氧化磨损小,磨损机理主要为膜的部分脱落、氧化磨损与相对较小的磨粒磨损;基体炭为光滑层热解炭与树脂炭或沥青炭的C/C复合材料摩擦表面形成的摩擦膜较薄且不连续,摩擦稳定性差,摩擦磨损较大,磨损机制主要为膜的部分脱落、磨粒磨损与更严重的氧化磨损;随着密度的升高,C/C复合材料摩擦稳定性增加,摩擦因数增加,磨损降低;基体炭为单一沥青炭的C/C复合材料,由于没有热解炭对纤维的保护,纤维断裂多,线性磨损尤其大,磨损机理主要为大量的磨粒磨损与氧化磨损.     

炭/炭复合材料石墨化度的XRD均峰位法测定

采用XRD平均峰位法测定了4种C／C复合材料的石墨化度。研究结果表明：用平均峰位法测定C／C复合材料的石墨化度具有简便可靠、区分度高的优点。当C／C复合材料中炭纤维的含量低于基体炭含量时，难石墨化的炭纤维对C／C复合材料XRD谱线低角度一侧的线形有一定影响，但对最终的测量结果影响不大。     

CVI C／C复合材料及其表面HA涂层成骨细胞体外响应行为对比研究

采用声电化学工艺在CVI C／C复合材料表面制备了HA涂层，分别用SEM，XPS，EDAX和XRD表征了CVI C／C和HA的表面形貌、组成和结构，同时对比了成骨细胞在其表面的粘附、增殖和碱性磷酸酶活性的表达。制备的HA涂层为球状形貌，由纳米片状晶体构成。细胞培养初期，粘附于HA涂层表面的细胞数与CVI C／C表面的细胞数无显著差别，成骨细胞在CVI C／C表面易铺展在孔的边缘，8h后粘附于HA表面的成骨细胞数显著多于CVI C／C表面。HA涂层提高了细胞的增殖能力，成骨细胞碱性磷酸酶在HA涂层表面的表达也优于CVI C／C材料。结果表明，声电化学制备的HA涂层提高了CVI C／C材料的生物活性和生物相容性，可以加速成骨细胞的粘附、增殖、分化和成熟。成骨细胞在材料表面的粘附机制是由多因素综合作用的，材料的表面形貌和生物活性在细胞粘附过程的早期发挥着重要作用。     

C/C复合材料焊接研究现状

总结了C/C复合材料的国内外焊接现状,主要分为C/C复合材料间的焊接及C/C复合材料与钛合金、高温合金等其它材料的焊接。C/C复合材料焊接方式以钎焊为主,也有用扩散焊接和其它焊接方式。归纳了C/C复合材料焊接面临的主要问题及解决方法,同时对C/C复合材料的焊接未来发展做了展望。     

Rapid chemical vapor infiltration of C/C composites

With liquid petrol gas (LPG) as carbon source, carbon felt as porous perform and hydrogen as diluent, C/C composites were fast fabricated by using a multi-physics field chemical vapor infiltration (MFCVI) process in a self-made furnace. A set of orthogonal experiments were carried out to optimize parameters in terms of indices of density and graphitization degree. The results show the optimal indices can be achieved under the conditions of temperature 650 °C, LPG concentration 80%, gas flux 60 mL/s, total pressure 20 kPa, infiltration time 15 h. The verification experiment proves the effectiveness of the orthogonal experiments. Under the optimal conditions, the graphitization degree of 75% and bulk density of 1.69 g/cm are achieved with a uniform density distribution. At the same time, a new structure is obtained.     

混杂C／C复合材料的烧蚀性能

利用等离子体火炬为高温热源，研究了混杂C／C复合材料的烧蚀性能。结果表明：随着烧蚀区域从火焰中心到边缘的变化，材料的烧蚀特性从中心区域的以热力学烧蚀为主向靠近边缘区域的以热化学烧蚀为主过渡；碳基体和碳纤维的抗热力学烧蚀性能相当，而碳纤维的抗热化学烧蚀特性则明显优于碳基体。     

连铸管线钢的质量

介绍防止管线钢由氢导致的裂纹(HIC)的形成所采取的措施。还介绍了Port Kembla钢厂生产X65—X80管线钢的经验。     

混杂C/C复合材料的烧蚀性能

利用等离子体火炬为高温热源,研究了混杂C/C复合材料的烧蚀性能.结果表明:随着烧蚀区域从火焰中心到边缘的变化,材料的烧蚀特性从中心区域的以热力学烧蚀为主向靠近边缘区域的以热化学烧蚀为主过渡;碳基体和碳纤维的抗热力学烧蚀性能相当,而碳纤维的抗热化学烧蚀特性则明显优于碳基体.     

C／C坯体对RMI C／C—SiC复合材料组织的影响

以PAN基炭纤维（Cf）针刺整体毡为预制体，用化学气相渗透（CVI）、浸渍炭化（IC）方法制备了不同炭纤维增强炭基体的多孔C／C坯体，采用反应熔渗（RMI）法制备C／C—SiC复合材料，研究了渗Si前后坯体的密度和组织结构。结果表明：不同C／C坯体反应溶渗硅后复合材料的物相组成为SiC相、C相及单质Si相；密度低的坯体熔融渗硅后密度增加较多；密度的增加与开口孔隙度并不是单调增加的关系，IC处理的坯体开口孔隙度低，但渗硅后复合材料的密度增加较多；IC坯体中分布分散的树脂C易与熔渗Si反应，CVI坯体中的热解C仅表层与熔渗Si反应，在Cf和SiC之间有热解C存在；坯体密度相同时，IC处理的坯体中SiC量较多，单质Si相含量少且分散较好，而CVI坯体中SiC量较少，单质Si相的量较多；制备方法相同时，高密度的C／C坯体，渗硅后C相较多。     

C／C复合材料的导热系数

用热物性综合测试仪测定了不同热处理温度下Ｃ／Ｃ复合材料的导热系数，通过Ｘ射线衍射石墨化度的测定及晶粒尺寸计算，分析了材料的材质。进一步讨论了热处理温度、石墨化度与导热系数之间的关系。表明试样中存在性质不同的３个组元，随热处理温度的升高，平行于碳纤维长向的导热系数值从２２００℃的１４７Ｗ／ｍ·Ｋ升高到２８００℃的１８０Ｗ／ｍ·Ｋ左右，而垂直方向从相应的４９Ｗ／ｍ·Ｋ升高到７０Ｗ／ｍ·Ｋ。     

润滑状态对C/C复合材料摩擦磨损特性的影响

在M-2000型摩擦磨损实验机上,对3种C/C复合材料与40Cr钢配副分别在干态、水润滑、油润滑3种条件下的摩擦磨损行为进行了研究.结果表明:在3种润滑条件下,干态摩擦试样的摩擦系数最大,体积磨损最小;基体炭为树脂浸渍炭的试样在3种试样摩擦系数最高,约为0.141～0.205;水润滑时试样的摩擦系数最小,为0.05～0.10,但体积磨损最大,最高可达7.75 mm3油润滑时试样的摩擦系数和体积磨损均介于干态和水润滑之间;干摩擦时,试样的摩擦系数随着载荷增加而缓慢降低,水润滑和油润滑的摩擦系数则随着载荷的增加而先增加后减少;干态摩擦时材料表面形成了完整的摩擦膜,水润滑和油润滑条件下摩擦膜很薄且不完整;所有润滑条件下试样均以磨粒磨损或犁削磨损为主.