C/SiC复合材料表面Si-C-B自愈合涂层的制备与抗氧化行为

采用化学气相沉积法(CVD)制备单质B和BCx分别对SiC涂层进行改性,在二维碳纤维增强碳化硅(2D C/sic)复合材料表面制备SiC/B/SiC和SiC/BCx/SiC两种多层白愈合涂层,并利用扫描电镜对多层涂层表面和断面进行显微分析. 700°C静态空气条件下氧化结果表明: CVD-B和CVD-BCx改性层氧化后生成的B2O3玻璃相可以较好地封填涂层微裂纹,氧化动力学受氧通过微裂纹和B2O3玻璃层的扩散共同控制;SiC/BCx/SiC-C/SiC复合材料氧化过程中氧化失重率更小,氧化10h后的强度保持率更高.     

3D C/SiC复合材料喷管在小型固体火箭发动机中的烧蚀规律研究

采用小型固体火箭发动机研究了3D C/SiC复合材料喷管的烧蚀性能,分析了3D C/SiC的烧蚀机理及燃气参数对烧蚀性能的影响.结果表明,喷管喉部线烧蚀率为0.128±40.088mm/s,质量烧蚀率为0.166kg/(m2.s);受喷管内燃气组分、温度、压强和流速等环境参数的影响,3D C/SiC的烧蚀涉及不同机理的非均匀烧蚀.喉部及其上下游过渡区域烧蚀最严重,收敛段其次,扩散段烧蚀最弱.烧蚀过程是热物理化学侵蚀和机械剥蚀综合作用的结果:涉及SiC的分解流失,SiC和碳纤维的氧化烧蚀,还涉及低速Al2O3大粒子的机械化学侵蚀,高速Al2O3小粒子的机械侵蚀等.     

化学气相沉积碳化硅的热力学分析

根据吉布斯自由能最小原理, 采用FACTSAGE计算软件, 重点对MTS/H₂体系化学气相沉积碳化硅进行了均相平衡计算,评价了体系中主要化合物对沉积碳化硅的作用. 结果表明,低温和高压下, SiCl₄和CH₄的含量最多, 不饱和物质和自由基的含量非常少, 温度的升高和压力的下降可显著提高不饱和物质和自由基的浓度; 高温和低压下, SiCl₂和C₂H₂可能是形成碳和硅的主要先驱体, 其它稳定物质如碳氢化合物、有机硅化合物和硅烷等由于浓度太小和表面反应粘结系数低, 对碳化硅的沉积可以不予考虑; 体系中几乎没有含Si--C和Si--Si键的物质, 说明碳化硅是经过碳和硅独立形成, 二者的相对速率决定了碳硅比.     

Cr-Si复合涂层C/SiC复合材料的显微结构与性能

对SiC/Cr-Si复合涂层C／SiC复合材料的结构和抗氧化性能进行了研究,并与SiCi涂层C／SiC复合材料的结构和性能进行了对比。前者在1000－1500℃内表现出较好的抗氧化性能,这是由于SiC涂层表面的缺陷被Cr-Si涂层填充。由于涂层之间的热膨胀系数相关较大,复合涂层C／SiC复合材料在500－700℃内的抗氧化性较差。     

定向加压过滤法制备碳纳米管/聚苯胺纸基复合电极材料及其电化学性能

采用定向加压过滤技术获得直径约为120 mm、厚度约为10μm的碳纳米管/聚苯胺(CNT/PANI)自支撑纸基柔性电极.在电极中CNT均匀弥散分布,PANI均匀地嵌入CNT网络中.PANI为纳米至亚微米级球形颗粒,其负载量最高为2.7 mg·cm?2.PANI负载量为2.2 mg·cm?2的电极的孔隙率为70.33％,...     

BNmf-Si3N4w/Si3N4复合材料的制备与性能

为制备一种介电性能和力学性能优异的高温透波材料,采用凝胶注模(GC)结合先驱体浸渍裂解(PIP)工艺制备了BN_mf-Si₃N_4w/Si₃N₄复合材料。研究了浸渍裂解次数及BN_mf含量对复合材料的力学性能与介电性能的影响。结果表明：(1)随着PIP循环次数增加,复合材料的密度增大,气孔率降低,氮化硅基体逐渐形成三维网络结构包裹在复相微米增强体周围,复合材料力学性能提升;(2)当BN_mf含量从4vol%增加到12vol%时,弯曲强度从175.5 MPa降低到139.3 MPa,断裂韧性从2.36 MPa·m^1/2增加到2.73 MPa·m^1/2,介电常数从3.62下降到3.25,介电损耗角正切从0.012下降到0.007;(3) BN_mf-Si₃N_4w/Si₃N₄复合材料的强韧化机制主要...     

三维针刺C/SiC复合材料的结构特征和力学性能

采用化学气相渗透法制备了在厚度方向上具有纤维增强的三维针刺碳纤维增强碳化硅(C/SiC)陶瓷基复合材料,复合材料的密度和气孔率分别为2.15 h/cm3和16%.三维针刺C/SiC复合材料中的针刺纤维将各层紧密结合在一起,其层间抗剪切强度显著提高,为95MPa,比二维碳布叠层C/SiC复合材料的剪切强度(35MPa)高171.4%.三维针刺C/SiC复合材料的拉伸强度和弯曲强度分别为159MPa和350MPa,断裂模式为非脆性断裂,包括:裂纹扩展、偏转,碳纤维的拉伸断裂和逐步拔出.     

CVD Al2O3-SiO2系氧化物及其机理分析

研究了AlCl3-SiCl4-H2-CO2气相系统不同温度化学气相沉积Al2O3-SiO2系氧化物相组成及显微结构，分析了化学气相沉积过程机理。结果表明，CVD过程不能实现Al-Si化合物的均匀混合，不同温度沉积产物为不同变体Al2O3结合非晶SiO2或其固溶体复合氧化物，1050℃以下，随沉积温度提高，沉积物颗粒尺寸减小，1050℃可沉积出晶化较为完全的莫来石结合α—Al2O3，t—Al2O3和非晶SiO2致密涂层。     

应力氧化环境中3D Cf/SiC复合材料损伤演变

以裂纹的产生和扩展为线索,通过扫描电镜研究了疲劳氧化环境中3DCf/SiC复合材料损伤演变特征。结果表明:应力氧化环境中3DCf/SiC复合材料的损伤形式主要为:基体开裂,界面相脱粘和氧化以及纤维的氧化与断裂。基体开裂为氧化性气体与复合材料内部的界面相和纤维反应提供通道。界面相脱粘和氧化导致纤维伸长量增加,促使裂纹扩展。纤维氧化断裂和裂纹张开扩展相互促进,形成了裂纹扩展的动力。     

BCl_3–C_3H_6–H_2体系的热力学相图研究(英文)

利用 FactSage software 软件计算了 BCl3–C3H6–H2体系的热力学相图,分析了反应气体分压、系统总压以及沉积温度对热力学相图中固相产物种类、分布区域及面积的影响规律与作用机制。结果表明:(1)系统总压是影响相图中固相产物种类、分布区域及其面积的最主要因素。随系统总压升高,固相产物由简到繁,相图内 B 单质区域的面积增加,B+B4C 及 B4C+C 区域面积减小,B4C 区域面积变化不明显,各区域明显右移;相图内气态区域面积增加。(2)反应气体分压影响相图中固相产物的元素含量。随 C3H6分压增加,固相产物由 B 含量高的产物向 C 含量高的产物转变,即由B单质或 B+B4C 向 B4C+C 转变。(3)在 800～1 200 ℃,沉积温度对相图中产物种类及分布的作用不明显,沉积过程不受热力学控制。