C/C复合材料致密化工艺的研究进展

详细叙述了C/C复合材料致密化制备技术及其在国内外的研究进展,分析评价了液相浸渍、传统化学气相渗透、改进传统化学气相渗透以及其它快速致密化技术的优缺点.液相浸溃工艺繁杂,需要多次反复浸溃.传统化学气相渗透工艺简单、易于操作,但周期过长,效率低.近年来出现的新型致密化工艺虽然大大缩短了制备周期,但大多只局限于实验室规模,存在着实用化和适应性问题.     

C／C复合材料MoSi2-Mo5Si3／SiC涂层的制备及组织结构

采用化学气相反应法和料浆刷涂反应法,在C/C 复合材料表面制备了MoSi2-Mo5Si3/SiC复合涂层,借助X射线衍射仪、扫描电镜及能谱等分析手段,对涂层的形成、组织结构进行了研究,并初步考察了涂层的高温抗氧化性能.结果表明:制备的复合涂层厚度为40μm左右,主要由β-SiC、MoSi2及少量的Mo5Si3组成. 1350°C等温氧化10h后,复合涂层试样的氧化失重率只有1.21%,明显低于C/C复合材料SiC单涂层试样,其高温抗氧化性能得到明显的提高.因此,与C/C复合材料SiC单涂层相比,经封填改性制得的复合涂层结构更致密,具有良好的高温抗氧化性能.     

低温快速磷化制备CuP2/多孔炭复合材料及其储锂性能研究

富磷金属磷化物作为锂离子电池转化型负极材料具有高的理论比容量和合适的电压平台,然而其制备复杂、导电性较差和充放电时产生的剧烈体积变化严重制约了它的发展.为此通过冷冻干燥、模板法以及低温快速磷化制备了CuP2/三维氮掺杂多孔炭复合材料(CuP2@N-PCs),其中利用H2预还原处理前驱体对最终合成富磷相CuP2起到了至关...     

混合碳源对炭/炭复合材料密度及显微结构的影响

为了探明碳源组成对化学气相渗透(CVI)制备的炭/炭复合材料密度分布及结构的影响,本文分别以丙烯(C3H6)单一碳源、丙烯/乙炔(C3H6/C2H2)混合碳源为原料,N2为稀释气体,针刺整体炭毡为预制体,在自制CVI炉中980℃负压工艺条件下制备了炭/炭复合材料。分析了碳源组成对炭收率及所制备试样密度分布的影响,并采用偏光光学显微镜、拉曼光谱对其组织结构进行了表征。研究结果表明:相同条件下,C3H6/C2H2较C3H6的炭收率高,所制备的炭/炭复合材料内外密度梯度较小,热解炭定向度高。     

炭布高温预处理对C/C复合材料摩擦磨损性能的影响

采用炭布叠层为坯体,经等温ＣＶＤ工艺制备Ｃ／Ｃ复合材料,并对其摩擦磨损性能进行初步探讨,结果表明,炭布高温预处理能改善Ｃ／Ｃ复合材料的摩擦磨损性能,随着刹车压力的增大,试样的磨损率增大而摩擦系数则减小。     

炭／炭复合材料可石墨化性能的研究

采用XRD法测量和表征石墨化度，以数种结构组成各异的二维或准二维现役航空刹车用炭／炭复合材料为对象，研究了石墨化度随石墨化处理温度的变化规律，推算出了材料的最终石墨化处理温度，并从材料的结构组成方面对其可石墨化性能特征进行了分析、比较。结果表明：在石墨化度－石墨化处理温度关系曲线上，按温度划分，存在着两个明显不同的区段；近似于直线的快速升高段（AB段）和高温时近似于水平线的缓慢升高段（CD段）。当基体中含有沥青或树脂浸渍炭时，材料的最终石墨化处理温度大多处于AB段，温度为2000－2200℃之间；当基本全部为CVD炭时，材料的最终石墨化处理温度大多处于CD段，温度可能超过2800℃。本所研究的复合材料中的CVD炭的结构皆为RL结构。     

CaC2-CCl4体系反应制备纳米碳球及其电化学性能

以碳化钙和四氯化碳为碳源,反应物通过无机化学反应在密封高压釜中制备了纳米碳球.用XBD、SEM、EDS、TEM、HRTEM和BET法对碳球的形貌和结构进行表征,并采用恒流放电法研究其作为锂离子电池负极材料的电化学性能.研究结果表明:合成的纳米碳球具有棉花状结构,直径分布为80～250 nm,其d002为0.336～0.340 nm,属于无定形碳结构,BET比表面积为98 m2/g.纳米碳球作为负极材料首次充放电比容量分别为787 mA·h/g和390 mA·h/g,充放电效率为49.6%;5次循环后放电比容量衰减到239 mA·h/g,但效率均保持在95%以上.     

Mo5Si3-MoSi2/SiC复合涂层的高温抗氧化行为分析

采用化学气相反应法和料浆刷涂反应法,在石墨表面制备了Mo₅Si₃-MoSi₂/SiC复合涂层,借助X射线衍射仪、扫描电镜及能谱等分析手段,研究了涂层的结构;通过恒温抗氧化实验及热力学分析,重点研究了涂层的高温抗氧化行为。结果表明：在1823 K的氧化氛围中,复合涂层中的Mo₅Si₃、MoSi₂组元易氧化生成MoO₃气体并导致涂层失重;而氧化初期(0～6 h)涂层试样的增重则主要与SiC的惰性氧化主导有关。由于复合涂层各组元在高温下都能氧化生成SiO₂玻璃,使涂层具有良好的高温抗氧化及热震性能;经20 h、16次循环热震实验后,涂层试样的氧化失重率只有3.78%。     

C／C—ZrC复合材料高温氧乙炔焰烧蚀性能及机理研究

采用基体改性技术将ZrC引入C／C复合材料中,制备了一种新型的C／C—ZrC复合材料。通过氧乙炔焰烧蚀实验,研究了ZrC含量及烧蚀时间对C／C—ZrC复合材料高温耐烧蚀性能的影响。用XRD和TEM对烧蚀后材料的相组成和微观结构进行了分析,结果表明,ZrC被氧化的主要生成物为ZrO2,伴有少量ZrC和C,含26．46％ZrC的C／C—ZrC复合材料,在氧乙炔焰烧蚀50s后,在材料表面生成致密的ZrO2膜,阻挡了氧对基体的扩散,并有隔热作用,有效保护复合材料被烧蚀和冲刷。实验表明,复合材料在高温氧乙炔焰烧蚀20s后,线烧蚀率和质量饶蚀率分别为0．012mm／s和0．0033g／s,比C／C复合材料分别降低7．6％和50％。     

碳源及反应温度对碳热还原法制备纳米ZrC形貌与物相的影响

分别用葡萄糖与石墨烯作为碳源,用乙酸锆为锆源,采用碳热还原法制备纳米ZrC和二维片层结构的ZrC,研究碳源与处理温度对ZrC形貌及物相组成的影响。结果表明:以葡萄糖作为碳源时,在1 400℃开始生成ZrC,在1 600℃时完全转变为ZrC纳米晶,粒径为120~220 nm,而以石墨烯作为碳源时,在1 600℃下得到二维片层结构的ZrC,片层厚度约为240 nm。石墨烯不仅作为碳源参与反应,同时为ZrO_2的析出与ZrC的长大提供模板。