碳化铪含量对C/C复合材料喉衬烧蚀性能的影响

将炭毡浸渍于饱和的HfOCl2.8H2O乙醇溶液中,经600℃热处理形成HfO2/C复合材料,然后采用热梯度化学气相沉积工艺在2100℃进行致密化和石墨化处理使HfO2转化为HfC而得到碳化铪(HfC)改性、整体炭毡增强的炭/炭(HfC-C/C)复合材料整体喉衬。利用小型固体火箭发动机试车台装置,在7MPa、3200℃烧蚀3s以测定HfC含量对喉衬烧蚀性能的影响。结果表明,HfC质量分数为5.7%的HfC-C/C喉衬线烧蚀率减小了25.2%;HfC质量分数为8.7%的HfC-C/C喉衬线烧蚀率减小了49.6%。同时,当HfC质量分数为5.7%时,HfC-C/C喉衬出现了以恒定线烧蚀率为特征的稳态烧蚀阶段,且该阶段的持续时间随HfC含量的增加而增加。     

石墨化处理对不同高织构含量C/C复合材料微结构的影响

采用化学气相沉积工艺制备出炭毡增强炭/炭(C/C)复合材料和3K炭布叠层增强C/C复合材料,并对材料进行2500℃高温石墨化处理。利用X射线衍射仪;偏光显微镜及拉曼光谱仪对所制材料进行表征。结果表明,炭毡C/C复合材料基体是单一的高织构(HT)热解炭,3K炭布叠层C/C复合材料的基体是带状组织,从纤维表面向外依次为各向同性热解炭、HT和中织构(MT)热解炭,其中HT含量低于50%;沉积态和热处理后,两种C/C复合材料都具有相似的石墨化度,且热处理后的石墨化度超过80%,但Lc值差异明显,炭纤维、MT和HT热解炭的La值均升高,其中HT热解炭升幅明显大于炭纤维和MT热解炭。HT热解炭的含量是导致这两种C/C复合材料具有相似石墨化度而Lc值却显著差异的原因。     

三维编织碳/碳复合材料(C/C)的拉伸性能及损伤

C/C复合材料具有优异的高温性能 ,采用编织结构可改善其受外载时的内部应力状态 ,提高力学性能。但是 ,三维编织 C/C复合材料结构、组织的多样性 ,加大了其性能及损伤研究的难度。本文主要研究了三维编织 C/C复合材料的拉伸性能及损伤扩展过程 ,分析了影响性能的主要因素 ,并总结了材料的损伤破坏方式     

热梯度化学气相沉积动力学过程的探讨

主要是关于热梯度化学气相过程中预制体致密机理的探讨。通过对沉积试验的结果分析发现:在热梯度化学气相沉积的大部分阶段,预制体沉积致密的动力学方程符合低分子填充孔隙的动力学方程,即指数形式致密方程,这说明热梯度法致密预制体的过程从本质上来说,仍是受制于裂解产物在预制体上孔隙填充的这一动力学过程的,与文献中提到的常规均热法沉积致密模式是一致的。另外,从机理分析和实验结果的对比中发现:热梯度化学气相沉积能够较大幅度提高预制体致密速率的原因是存在于沉积过程的温度梯度和浓度梯度可以较大幅度提高沉积分子的定向扩散速率,所以提高了预制体的致密速率。但这一沉积速率的加快并不改变预制体的致密模式。     

C/C密度梯度材料的热学及力学性能研究

C/C密度梯度材料的研究在国内尚属于空白,本文作者研究了C/C复合材料的导热系数与密度间的关系,并对比密度均匀材料与密度梯度材料的导热系数和力学性能,从理论上探索C/C密度梯度材料的应用前景。为进一步开发C/C密度梯度材料提供了理论依据。     

LTCVI工艺中的致密化效率研究

强制流动热梯度CVI（FCVI）技术综合了热梯度CVI与等温压力梯度CVI的优点,它的最主要特点是致密化迅速,周期短,根据FCVI的原理特点,经进一步改进工艺方法,提出了限域变温强度流动CVI（LTCVI）工艺并申请专利,本文主要从预制体结构方面研究了LTCVI工艺中致密化效率评价方法,提出了提高致密化效率的基本原则,并从理论和实验两方面进行解释说明。     

限域变温强制流动CVI工艺制备C／C复合材料的组织及力学性能特点研究

分析了采用限域变温强制流动CVI工艺制备C/C复合材料的组织及力学性能的特点,结合C/C复合材料的组织形成规律和组织对性能的影响规律,详细研究了在同一工艺条件下所获得的具有不同组织和不同力学性能的C/C复合材料的力学性能及组织分布规律,并从微观组织结构的角度对力学性能的变化规律给予解释。     

沥青基炭／炭复合材料的弯曲断裂特征

以1KPAN基高强度炭纤维为增强体、以调制中温煤沥青为基体前躯体,采用压力浸渍－炭化工艺制备出了不同密度二维沥青基炭／炭复合材料。经过对复合材料试样进行的弯曲试验表明,其弯曲断裂特征与材料密度具有密切的联系。根据弯曲强度－位移曲线,高密度复合材料表现为脆性断裂,而低密度复合材料表现为韧性断裂。从弯曲断面的SEM图片来看,脆性断裂时的断面比较平整,韧性断裂时断面上有大量炭纤维拔出。炭／炭复合材料的断裂破坏过程实质上就是基体裂纹在材料内的扩展过程,其扩展的途径与界面结合状况有关。裂纹沿界面的扩展将引起基体与纤维的脱粘,脱粘又导致纤维与基体之间的相对滑动,这种相对滑动将吸收相当一部分能量,从而可以延缓材料的断裂过程,起到韧化作用。     

化学液相气化渗透沉积过程特征

采用快速化学液相气化渗透法制备了2D-C/C复合材料;观察了沉积过程中,预制体内部已沉积C/C复合材料截面轮廓的变化;解释了不同沉积阶段致密化区域分布特征的变化规律;分析了化学液相气化渗透过程中热解碳的沉积特征.研究发现随着沉积的进行,已沉积区域的外侧面始终以一种类似圆弧层的形式逐渐向外侧推进,已沉积区域的截面轮廓形状由"月牙形"逐渐变为"面包"形;纤维表面热解碳涂层不断增厚,且沉积温度越高,纤维表面涂层增厚越快.     

FCVI制备C/C复合材料工艺探索

强制流动热梯度化学气相渗透（ＦＣＶＩ）作为一种制备碳基与陶瓷基复合材料的新工艺，克服了传统ＣＶＩ中气体扩散传输与预制体渗透性的限制，可在短时间内制备出密度均匀、性能优良的制件，已受到日益广泛的关注，本文采用化学反应动力学原理分析ＦＣＶＩ的工艺过程，从理论上论述了在ＦＣＶＩ的各阶段中实现均匀沉积和分层沉积的可能性。