一种快速制备高性能碳／碳复合材料的新技术

一种快速制备高性能碳／碳复合材料的新技术罗瑞盈，李贺军，杨峥，康沫狂化学气相沉积（ＣＶＤ）法是制备高性能碳／碳（Ｃ／Ｃ）复合材料的一种很有前途的方法，但是制备周期长、成本高是ＣＶＤ法的一大缺点。为解决这一问题，作者查阅了大量资料，在多次试验探索的基础...     

缝线区域及界面特性对缝纫复合材料单向板力学性能的影响研究

通过试验和显微观察研究了缝纫复合材料单向层压板缝线及其周围区域的结构和损伤的形貌，以及缝纫对复合材料单向板的宏观力学性能的影响。建立了缝线与基体界面强弱对复合材料单向板的强度和刚度影响的两种有限元分析模型，并与试验结果进行了比较分析。结果表明，缝线与基体的结合处的界面特性对复合材料单向板的强度和刚度都有影响，对拉伸强度的影响尤为显著；另外，缝线区域形成的富树脂区的存在也是影响复合材料强度刚度的重要因素。     

碳／碳复合材料制备方法及其新理论

对制备碳／碳复合材料的各种方法和过程作了评述，包括予制体成型，致密化处理，液相浸渍工艺，化学气相沉积工艺等，重点介绍了由德国Karlsruhe大学研究组提出的已为实验所验证的，新的碳沉积理论，最后对碳／碳复合材料在各民用领域的应用趋向作了乐观的展望。     

交联剂在碳／碳复合材料沥青基体中的作用

本文从C/C复合合材料的基体入手，分析了交联剂在沥青中的交联机理，并以此为基础对中温煤沥青在催化剂作用下进行交联反应。结果表明，交联剂在C/C复合材料基体中的交联作用非常明显，不仅基体本身的残碳率及耐热程度有很大提高，而且，以它制成的C/C复合材料的抗压强度也有显著增加。     

单向碳/碳复合材料ICVI致密化机理研究

通过把致密化进程中热解碳作为分散相和连续相两种情况进行统一处理,研究了圆柱形单向碳／碳复合材料的化学气相渗透过程。着重讨论了致密化的均匀性问题,分析了预制体纤维体积分数对致密进程的影响及预制体内贯穿大孔洞对致密化的增进作用。研究结果表明,预制体纤维体积分数越低,致密化后期所能达到的密度越高,致密化的均匀程度也越好;贯穿大孔洞的存在,大大提高了丙烯气体在预制体内的传输能力,使内部的致密化效果有了很大改善。     

铁对C／Cu复合材料界面特性影响的研究

利用电子显微及X射线衍射仪分析研究了C／Cu复合材料的界面特性及合金元素铁对C／Cu复合材料界面特性的影响，研究表明复合材料界面既无化学反应也无扩散发生，C／Cu界面是物理结合，试验表明，合金元素Fe与碳纤维发生化学反应，使C-Cu界面结合强度明显提高，因此使C／Cu复合材料的强度从592MPa提高到696MPa，横向剪切强度从64MPa提高到84MPa，化学结合型界面是提高复合材料强度的途径之一。     

医用碳／碳复合材料的制备及骨组织相容性研究

医用碳／碳复合材料的制备工艺主要由碳纤维三维立体织物浸渍糠醇树脂、碳化、化学气相渗透和石墨化等主要步骤构成．本文采用扫描电子显微镜、肖氏硬度计对碳／碳复合材料的表面微观形貌及显微硬度进行观察和测定．为进一步探讨该材料作为骨组织替换材料的可行性，开展了实验动物骨内种植实验，并通过X射线和组织病理切片观察对材料与骨组织相容性进行了研究．结果表明，采用本工艺制备的碳／碳复合材料组织结构均匀致密．该材料生物相容性良好，具有与正常人体皮质骨十分接近的表面硬度．     

热解碳结构对炭／炭复合材料摩擦磨损性能的影响

通过控制化学气相沉积工艺条件，得到粗糙层，光滑层，过渡结构，各向同性等几种具有不同微观结构的热解炭，通过金相观察，石墨化度，摩擦磨损性能的测试，得出：热解碳的微观结构对炭／炭复合材料的摩擦损性能有较大影响；制动过程中形成的薄膜使摩擦因数降低，粗糙层结构的炭／炭复合材料石墨化程度高，摩擦因数高，线型平稳，且随着压力的增加，其力矩上升明显，是一种优良的摩擦材料，光滑层结构的炭／炭复合材料石墨化度低，摩擦因数低，磨损小。     

高温对碳/碳复合材料性能影响的研究

作为理想的热结构材料，碳／碳复合材料(C／C)在高温环境下的力学行为至关重要。针对高温处理、高温应用两个环节，研究了2100℃石墨化处理、1700℃实验测试条件对三维整体编织3D C／C复合材料弯曲行为的影响。比较分析后发现，高温石墨化处理改变了裂纹扩展路径，提高了材料的强度、模量；与室温环境相比，高温下C／C复合材料表现出更加优异的弯曲性能，弯曲强度提高45％，模量提高15％。     

单纤维复合材料断裂实验表征界面研究

对不同表面处理剂处理的4种单纤维增强环氧基复合材料进行了断裂实验，从临界纤维长度、界面剪切强度和单纤维断裂实验中纤维断点周围基体形貌三方面对纤维和基体之间的界面粘结性能进行了分析和评价。实验观察得到的结果是KH-550处理纤维与环氧的界面粘结最强，其次是KH-550和KH-570混合处理纤维与环氧的界面、KH-570处理纤维与环氧的界面，最弱的是水处理纤维与环氧的界面。     

混凝土材料细观结构断裂数值模拟

在细观层次上，应用蒙特卡洛法，在二维平面上建立了混凝土多边形骨料随机分布结构模型。对该模型采用有限元方法，根据最大周向正应力准则，以混凝土三点弯曲梁试件为例，进行了开裂过程的模拟，得出了裂纹在基质、骨料及界面中的扩展路径。仿真分析表明，混凝土试件的承栽能力随着组成骨料粒径的不同而变化，中对此进行了讨论。     

单向碳─碳复合材料的早期蠕变行为

用化学气相沉积（ＣＶＤ）热解碳制备了Ｔ３ＯＯ（ＰＡＮ）碳纤维增强热解碳的单向Ｃ／Ｃ复合材料．在氩气保护下测定了这种材料在同一应力不同温度和同一温度不同应力下的早期蠕变行为．通过数学处理，早期蠕弯数据满足．ｍ可表示为：ｍ＝０．０００３Ｔ（Ｋ）－０．００１６σ（ＭＰａ）＋０．２０３２     

复合强韧化处理CrWMn制钉模脆断机理研究

采用扫描电镜，透射电镜及X射线衍射等方法，对复合强韧化处理CrWMn制钉模的组织形貌及断口特征进行了观测分析，由此对其脆性断裂机理进行了研究。结果表明：脆性断裂本质上属回火脆，服役过程中应力许发残余奥氏体转变为马氏体加剧了这种脆性，研究结果为确定低合金工具钢M－B复相处理的应用范围，为改进复合强韧化处理工艺提供了依据。     

复合材料单向板断裂韧性的光弹性实验研究

结合金属材料三点弯曲试验方法,采用光弹贴片法实测纤维增强复合材料的断裂韧性。简要推导光弹条纹参数与裂尖应力强度因子的关系,并以玻璃纤维增强环氧单向板为实例探讨复合材料断裂韧性测试方法。实验表明,利用光弹图像可以实时观测试件裂纹扩展过程,并可结合P-V曲线判断开裂点,进而得到材料的断裂韧性。     

纤维体积分数对单向C/C复合材料导热系数的影响

采用无维布叠层的方式获得不同纤维体积分数的单向长炭纤维预制体,以化学气相渗透(CVI)增密技术制备了单向C/C复合材料.讨论了C/C复合材料的导热机理以及纤维体积分数对单向C/C复合材料导热系数的影响.研究表明,材料沿纤维方向的导热系数约为垂直纤维方向的10倍;材料沿纤维方向的导热系数在不同热处理温度下都随纤维体积分数的增加而增加,而材料垂直纤维方向的导热系数在低热处理温度下随纤维体积分数的提高而略增,但在高热处理温度下随纤维体积分数的提高先增加再降低.     

一种计算碳/碳复合材料浸渍量的理论公式

在研究碳／碳(C/C)复合材料的浸渍碳化(IC)工艺的改进技术中，对各种影响因素进行了综合分析，提出了一种计算C/C复合材料浸渍量的理论公式，这对正确估计C/C复合材料的IC效果、研究IC工艺与C/C复合材料宏观性能之间的关系具有一定的指导意义。     

碳/碳生物活性玻璃涂层复合材料的组织结构研究

通过包埋－粉末涂刷高温烧结工艺，以碳化硅作为过渡层制备出C／C生物活性玻璃涂层复合材料。采用SEM、EDS、XRD考察了涂层的组织结构，结果表明所制涂层具有多孔结构，从基体到生物活性玻璃涂层，成分和结构呈连续变化，消除了生物玻璃与基体的性质差异，实现了在C／C复合材料表面进行生物活性改性。     

基于声发射技术的高韧性水泥基复合材料开裂损伤特性

研究了同等抗压强度等级的普通混凝土和高韧性水泥基复合材料的抗弯拉力学性能,采用声发射(AE)技术对比检测和分析了二者在三分点弯曲荷载作用下的开裂损伤规律。力学测试结果表明,高韧性水泥基复合材料具有较高的抗弯拉强度和应变硬化能力。AE检测结果表明,随着普通混凝土强度的增大,AE信号幅度增大,但其AE事件总数增长规律和幅值分布规律与强度无明显关系;高韧性水泥基复合材料AE信号的幅值和分布密度均比同等抗压强度等级的普通混凝土小;普通混凝土试件的断裂过程区主要集中在断裂面附近,而高韧性水泥基复合材料基本已覆盖了整个纯弯段,在细密裂缝的扩展过程中高强纤维对裂尖能量进行了有效的吸收和传递。     

碳—碳复合材料复合防氧化涂层材料及其制备方法

对以过渡层、阻挡层和封填层组成的复合涂层的材料及其制备方法进行了探讨。确定了液态渗硅制备ＳｉＣ阻档层,常压变温ＣＶＤ制备ＳｉＣ阻挡层和液相法制备ＳｉＷ封填层的复合涂层制备工艺。研究了制备工艺参数对复合涂层防氧化性能的影响。