用改进的低压渍浸碳化法制备C/C复合材料的工艺研究

本文采用＂二次抽气＂新工艺，对传统的ＬＰＩＣ法进行改进，制备出低成本高性能的Ｃ／Ｃ复合材料；提出了密度增量与浸渍次数之间的关系－２／３法则，使Ｃ／Ｃ复合材料的理论密度与实测密度非常接近；为定量预测Ｃ／Ｃ复合材料的宏观性能与制备条件之间的关系提供了新的工艺模型．     

F-12芳纶纤维及其复合材料

本文评述了Ｆ－ １２ 芳纶纤维应用基础研究进展情况,着重介绍了纤维表面处理及其复合材料力学性能方面的研究成果,并就提高Ｆ－ １２ 纤维在复合材料中强度转化率问题提出了一些看法。     

芳纶、碳纤维混杂工艺对环氧复合材料拉伸性能的影响

研究了铺层参数及纤维表面处理对芳纶纤维、碳纤维混杂增强环氧复合材料(简称混杂复合材料)纵向拉伸性能的影响。结果表明，该混杂复合材料的纵向拉伸强度均低于混合定律的预测值，表现出明显的混杂负效应。铺层顺序对材料纵向拉伸强度及断裂伸长率有显著影响，界面数越多，纵向拉伸强度和断裂伸长率越大；界面粘接性能的改善可提高混杂复合材料的拉伸强度和断裂伸长率，但对它的弹性模量没有显著影响。     

瞬态电能强化40CrNiMoA钢表面的组织和性能

采用自制SQ-2型瞬态电能表面强化设备,以石墨、CrWMn钢、YG-8硬质合金和Cr12MoV钢为电极,对40CrNiMoA钢进行瞬态电能表面强化.分析了强化层的组织、硬度、相组成和耐磨性.结果表明,石墨和Cr12MoV电极瞬态电能强化40CrNiMoA钢表层后,形成的过渡层较宽,而由CrWMn和YG-8电极强化后的过渡层较窄.Cr12MoV和CrWMn电极强化40CrNiMoA钢后,强化层都是由Fe相、Fe1.88 C0.12及FeN0.0324组成,但是Cr12MoV电极的强化层中氮化物和碳化物的含量较CrWMn电极强化后的多.由石墨和Cr12MoV电极所获得的强化层,其耐磨性比未处理试样提高了5倍以上,而且硬度提高的深度比CrWMn和YG-8电极强化后的大.     

3D-C_f/SiC复合材料在1500℃的拉-拉疲劳行为EI北大核心CSCD

在1500℃,10-4Pa真空中,采用应力比0.1和0.5,频率60Hz和20Hz的正弦波对三维编织炭纤维增强碳化硅基复合材料(3D-Cf/SiC)进行了拉-拉疲劳实验,利用SEM和HRTEM分别观察了疲劳试样的断口形貌和热解炭界面相的微结构。结果表明:若取循环基数为106次,当应力比为0.1时,20Hz和60Hz的疲劳极限分别是230MPa和240MPa,约为抗拉强度的88%和92%;当应力比为0.5时,60Hz的疲劳极限是230MPa,约为抗拉强度的88%。应力比低、加载频率高、循环周次多的断口粗糙度大,纤维(束)拔出较长。纳米尺度的热解炭界面相变形明显,由平直状变为卷曲状。     

单向C/C复合材料基体中间相在磁场中的取向

本工作利用扫描电镜、X射线衍射仪及正交偏光显微镜研究了沥青中间相以及单向C／C复合材料基体中间相在800mT磁场中处理后的取向,证实了沥青中间相的层片平行于磁场方向;在本工艺条件下,制造的单向C／C复合材料基体中间相层片垂直于碳纤维.     

温度和环境对2维C/(SiC–B_xC)_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。     

软硬混编预制体增强沥青基4D-C/C材料的拉伸破坏行为

以X-Y平面依次铺设炭纤维束、Z向穿插炭棒的4D软硬混编为预制体,采用沥青液相常压、高压浸渍/炭化-石墨化循环致密工艺制备4D-C/C复合材料。通过该材料Z向(炭棒方向)的拉伸实验,测定其拉伸性能和力学行为,并采用SEM分析试样表面及断口形貌。结果表明:宏观上拉伸试样以炭棒整体拔出的形式破坏;细观尺度上,试样表面形成了与载荷方向垂直的贯穿性裂纹,裂纹以2 mm左右的距离呈等间距分布;材料进一步的破坏过程中,基体裂纹在X-Y向纤维束中呈线性扩展,快速分割了基体材料,使4D-C/C复合材料的拉伸破坏演变为1D-C/C复合材料的破坏模式,由于炭棒与基体炭界面结合弱,炭棒以拔出方式失效和破坏。     

两种钢铁材料电火花表面强化层组织结构研究

采用硬质合金YG-8和堆焊焊条FW-1101作电极,在电火花表面强化器上分别处理了U70MnSi钢和40Cr钢的表面。用X射线衍射分析了强化层的组织,用光镜和扫描电镜(SEM)观察了显微组织。结果表明,强化层是由细晶组织和非晶组织组成的合金层。细晶组织是由强化过程中的瞬时力、撞击应变、快速加热等效应变及位错和空位增加联合作用引起的。强化层中的非晶组织、组织细化和残余应力使其衍射峰宽化。     

加载速率对3D-C/SiC不同温度拉伸性能的影响

研究了在室温、1100和1500℃夹头位移速率分别为0．008，0．06和5．82mm／min对CVI工艺制备的3D—C／SiC拉伸性能的影响。拉伸中用钨—铼热电偶测温，真空度为10^-3Pa，LVDT测量变形。结果表明，室温条件下材料的断裂应力随夹头位移速率的增大而增加；1500℃断裂应力随夹头位移速率的增大而减小；1100℃条件下断裂应力基本不随变形速率而改变。随着夹头位移速率的提高，断裂应变减小，初始弹性模量增加。分析了可能造成以上现象的因素。