三向碳碳材料在小偏轴角拉伸下的切口强度预报

在小偏轴角拉伸下,带切口的三向碳碳材料平面试件首先沿切口平面作自相似扩展。扩展到断裂的纤维束数与宽度方向的纤维束总数之比达到某一数值时,试件沿纤维束(或在另一些单层中垂直纤维束)方向剪断。断裂是灾难性的,所以这种切口强度预报与简单拉伸时的切口强度预报是相当的;区别仅在于在小偏轴角拉伸时,纤维束除受拉伸应力外,还作用有不可忽视的剪应力。本文对纤维束作了拉剪联合作用的强度测量,以得到其强度的概率分布的参数。据此预报了三向碳碳材料在小偏轴角拉伸时的切口强度,以及整个试件剪断时的断裂的纤维束数与纤维束总数之比值,理论预报与实验结果吻合良好。      

预报三向碳碳材料在简单拉伸时的切口强度的模型

首先,一面加载,一面用偏光显微镜观察切口附近的先天缺欠的发展情况。为了跟踪切口尖端,设计了加载装置和可调台架。在观察基础上建立起一个非常简单的计算模型。为了用微结构力学来预报其切口强度,设计一个专用夹具来测量纤维束的强度。含切口的三向碳碳材料的强度实际上是切口附近应力集中发生的那一段纤维束的纵向强度所决定的。修正Hedgepeth的无限大板的应力集中系数。用Zweben的统计强度准则作强度预报,与实验结果作比较。      

碳/碳复合材料表面改性及其生物响应特性

碳/碳复合材料继承了碳材料固有的生物相容性,它具有优异的力学性能,特别是它的弹性模量与人骨相当,是一种具有潜力的骨修复和替代生物材料.但是由于碳/碳复合材料为生物惰性材料,其与骨组织表面仅仅是机械结合,通过表面改性,可在其表面构筑生物活性涂层以提高其生物活性和减少碳颗粒的释放.本文在综述了碳/碳复合材料表面生物活性涂层制备方法及其生物学响应特性的基础上,分析了目前研究中存在的问题,提出一些解决的办法,并展望了其发展前景.     

碳/碳复合材料的疲劳行为研究

碳/碳复合材料作为理想的高温结构材料,在服役过程中不可避免地涉及疲劳加载的情况,其疲劳行为的研究具有十分重要的意义.本文对近年来碳/碳复合材料疲劳行为的研究情况进行了综述,总结出了疲劳行为特点.提出了"界面控制"疲劳机理分析模型,并用此模型合理解释了碳/碳复合材料优异的抗疲劳性能以及异常的"疲劳强化"现象.并在此基础上,对今后的研究工作发表了一些看法.     

三向碳碳材料的非线性双模量力学模型和强度准则

为了在平面十字形试件上实现拉拉、拉压、压压和拉剪的两向应力状态试验,设计并制造了双向加力装置和大剪切变形的测量仪,在试验基础上建立了三向碳碳材料的应力应变关系和强度准则.用纤维所受应力的正负号来决定两个方向里正应力异号时的模量(E_拉≠E_压)应该用哪一个.假定应变势存在,以保证弹性系数矩阵的对称性.非线性来自剪切变形.强度准则用二次型函数拟合实验数据,理论预报与实验吻合.      

国内外碳/碳复合材料连接研究进展

介绍了近年来国内外碳/碳复合材料连接领域的研究进展,系统总结了碳/碳复合材料与自身及其与铜合金、钛合金、铌合金之间连接新技术与新工艺,并对有限元分析方法在碳/碳复合材料连接中的应用进行了简要的概括.针对碳/碳复合材料连接中存在的问题,提出了一些可行性解决方案,最后展望了碳/碳复合材料连接的研究前景.     

碳/碳复合材料表面的含氟磷灰石生物活性涂层

用超声电沉积与离子交换相结合的方法在碳/碳复合材料表面制备含氟磷灰石(FHA)生物活性涂层,研究了离子交换时间和氟化钠浓度对含氟磷灰石(FHA)生物活性涂层的形貌、结构和组成的影响.结果表明:离子交换后的涂层是羟基磷灰石(HA)和含氟磷灰石(FHA)混合物,离子交换前后其表面形貌均呈片状晶体.随着离子交换时间的延长或氟化钠浓度的增加,HA含量降低,FHA含量升高,涂层的晶粒尺寸和致密性均发生变化.离子交换后其涂层与基体的结合强度略有增强,其原因是FHA的热膨胀系数与碳/碳复合材料基体更为匹配,涂层的残余应力减小.     

离子轰击碳膜形成碳尖端的研究

用CH4、NH3和H2为反应气体,利用等离子体增强热丝化学气相沉积系统在沉积有碳膜的Si衬底上制备了碳尖端.利用原子力显微镜和显微Raman光谱仪对沉积的碳膜表征的结果表明碳膜是非晶碳膜,并且粗糙不平.用扫描电子显微镜对碳尖端表征的结果表明碳尖端的形貌与偏压电流有关,即随着偏压电流的增大,碳尖端的顶角减小,高度增大.由于在碳尖端形成的过程中,既有离子的沉积又有离子的溅射,结合有关等离子沉积和溅射的理论,建立了碳尖端的形成模型,并根据模型分析了实验结果.     

碳／碳复合材料—新型材料

一引言在工业应用方面,碳/碳复合材料被看作一种新型材料,而在宇航和航空工业的应用是众所周知且多年来已被应用。采用CVI工艺方法提高密度,将碳/碳复合材料制成民用和军用飞机的刹车片。全世界约需350吨,从商业观点,这是最重要市场。碳/碳复合材料研制成抗氧化材料,用于航天飞机的机翼前缘和燃烧室首部。从商业观点看,更有意义的市场是用于火箭喷咀和碳/碳助推器,其制造工艺是基于三向编织的碳/碳     

碳／碳复合材料的氧化与防护

碳/碳复合材料的氧化敏感性限制了它的应用,为满足未来宇航飞行器等对高温结构材料的需要,必须彻底解决碳/碳复合材料的氧化防护问题。本文在认真分析碳/碳复合材料氧化过程的基础上,全面总结了提高碳/碳复合材料的抗氧化途径,其具体方法包括:材料内部结构、纤维、基体的改进和用各种方法在其表面施加保护涂层。同时,进一步发现:一种包括硼酸盐玻璃作内涂层,以SiC、Si_3N_4、SiO_2等作为外涂层的多层涂层系统,能在1700℃以下对碳/碳复合材料提供较好的防护。