具有莫来石界面的C/Si-C-N复合材料热物理性能

以PIP方法制备界面层、CVI工艺制备基体,制备以Si-C-N陶瓷为基体、以莫来石为界面的碳纤维增强陶瓷基复合材料(C/mullite/Si-C-N).采用热膨胀仪和激光导热仪分别测试C/mullite/Si-C-N的热膨胀性能和热扩散性能,采用SEM和XRD分析材料的组织和形貌,采用DSC/TG同步分析仪分析基体材料的结构变化.结果表明:在25～1200℃范围内,C/mullite/Si-C-N复合材料的平均热膨胀率为1.58×10-6℃-1,线膨胀率为0.18％.复合材料的热扩散率与温度呈指数下降关系,这种指数关系是由基体的非晶结构造成的.热处理后的C/mullite/Si-C-N相对于未热处理的试样室温下的热扩散率显著下降,300℃以上的高温区段则略有升高,其在1000℃以下结构稳定,能满足工程应用需求.     

大接触应力下配副及潜滑率对电火花强化层磨损特性的影响

用MM-200型磨损试验机研究了在大接触应力磨损条件下,配副和潜滑率对电火花表面强化40Cr钢的耐磨性影响。结果表明,无论滚动磨损和滚、滑动磨损,40Cr钢表层经电火花表层强化后与未强化比较耐磨性显著提高。配副试样硬度相同时,磨损率最小,配副试样均为表层强化是较好的耐磨性匹配。滚动磨损时,电火花强化层的磨损机理主要为粘着磨损、磨粒磨损和疲劳磨损3种机制;在滚、滑动磨损时,除上述3种机制外,还发生了氧化磨损。     

F-12/碳纤维层间混杂NOL环复合材料研究

本文以ＮＯＬ 环研究了Ｆ－ １２／ 碳纤维混杂复合材料的拉伸性能和剪切性能。试验结果表明,拉伸强度表现出混杂负效应,而剪切强度表现出混杂正效应,两种强度的混杂效应都随混杂比的增大而降低。纤维混杂可以改变材料的破坏模式。     

F—12／碳纤维层混杂NOL环复合材料研究

本文以ＮＯＬ环研究了Ｆ－１２／碳纤维混杂复合材料的拉伸性能和剪切性能。试验结果表明,拉抻强度表现出混杂负效应,而剪切强度表面出混杂正效应,两种强度的混杂效应都随混杂比的增大而降低。纤维混杂可以改变材料的破坏模式。     

真空多弧离子镀制备Ti(CN)涂层及其性能研究

采用真空多弧离子镀技术在X12CrMoWVNbN10-1-1耐热钢表面沉积Ti(CN)涂层,研究了涂层的组织和性能,并对涂层的抗热震和抗氧化性进行了研究。结果表明,采用适当的沉积温度、压力及N2流量,可以在X12CrMoWVNbN10-1-1耐热钢表面得到以Ti(CN)为主的致密涂层,在沉积温度400℃时,该涂层的最高硬度可达2438.7HV0.025,涂层在650℃以下具有良好的抗氧化性能,在700℃以下具有良好的抗热震性能。     

温度和环境对2维C/(SiC-BxC) n断裂韧性的影响

采用单边切口梁法研究了二维碳纤维增强碳化硼–碳化硅复合材料(2D C/(SiC–BxC)n)在空气和真空两种环境下断裂韧性与温度的关系,用扫描电镜观察断口微观形貌。结果表明:真空中2D C/(SiC–BxC)n复合材料的断裂韧性随温度升高而降低,室温下界面结合弱,残余热应力大,易发生纤维桥接裂纹,断裂韧性高;高温下相反。在空气中随温度升高断裂韧性增加,700℃达到最大值,尔后随温度升高而降低,这与生成的B2O3和SiO2.B2O3固溶体会封填裂纹以及碳相的氧化有关。     

X射线测量高速钢上不同厚度氮化钛涂层残余应力

采用多弧离子镀在AISIM2高速钢(HSS)上沉积了TiN硬涂层,试样中基体厚度为1mm,涂层厚度分别为3.0、5.0、7.0、9.0和11.0μm.应用X射线衍射(XRD)分析了TiN涂层中残余应力,测量了TiN(220)衍射晶面在五种不同倾斜角(Ψ=0°,20.7°,30°,37.8°和45°)下的X射线衍射峰.结果表明:在3～11μm涂层厚度范围内,TiN涂层中均表现出残余压应力且残余压应力值较大.TiN涂层中残余应力大致分布在-3.22～-2.04GPa之间,本征应力分布在-1.32～-0.14GPa,热应力约为-1.86～-1.75GPa.TiN涂层中残余应力值随涂层厚度变化是非线性增加的,随厚度增加表现出先增大后减小的变化趋势,多项式拟合后发现约在8.5μm厚时残余应力达到最大值.     

高温热曝露对3D-C/SiC复合材料弯曲性能的影响

3D-C/SiC复合材料试样在空气介质中600℃、900℃和1300℃热曝露不同时间后,采用三点弯曲法测试了以室温弯曲弹性模量表征的损伤变化规律,并进行了SEM和EDS分析.结果表明:3D-C/SiC在热曝露15 h后,损伤变化可分为急剧上升(阶段Ⅰ)和平稳上升(阶段Ⅱ)两个阶段.阶段Ⅰ归因于炭纤维和炭层界面在空气中的直接氧化,阶段Ⅱ由复合材料内部氧的扩散所致.在复合材料制备过程的冷却阶段,因基体和炭纤维热膨胀系数不同所产生的基体微裂纹提供了氧化反应的表面与氧扩散的途径.在同一热曝露时间下,损伤随温度的上升而减少的原由可能是由于高温下裂纹收缩导致氧化表面减少,并降低氧向复合材料内扩散所致.     

SiC陶瓷高温弯曲强度的WeibulI模量研究

对工业用ＳｉＣ陶瓷材料,较系统地研究了温度对材料弯曲强度Ｗｅｉｂｕｌｌ模量的影响。实验发现,随温度升高Ｗｅｉｂｕｌｌ模量增大,在８００℃附近出现一奇异峰;其损伤断裂机制由低温下的穿晶断裂过渡为高温下的沿晶断裂。Ｗｅｉｂｕｌｌ模量估计值与样本的变异系数Ｃｖ之间满足线性关系ｍ＝１．１８６／Ｃｖ－０．６６５。     

40Cr钢电火花表面强化层的磨损特性研究

分析了在大接触应力的磨损条件下,表面残余应力和硬度对40Cr电火花强化层耐磨性的影响,探讨了其磨损机理。结果表明:滚动磨损和滚、滑动磨损时,随着试样表层硬度的提高,试样的耐磨性增大;强化层中的残余压应力可以提高强化层的硬度并增强其耐磨性。滚动磨损时,电火花强化层的磨损方式主要为粘着磨损、疲劳磨损和磨粒磨损三种机制;在滚、滑动磨损时,除上述三种机制外,还发生了氧化磨损。