石墨化度对炭／炭复合材料力学性能的影响

通过三点弯曲试验,并借助SEM断口形貌分析,研究了石墨化度对炭／炭复合材料抗弯强度的影响,对其断裂机制进行了探讨。试验所用材料的基体为沥青浸渍炭＋少量CVD炭,增强体炭纤维由乱短纤维和成束长纤维织成的炭布构成,长纤维沿X－Y平面分层铺开,长纤维层之间是随机分布的乱短纤维层。研究结果表明：当石墨化度不同时,复合材料的断裂机制不同;在所研究的石墨化度范围28.4%-77.3%内,随着石墨化度的提高,材料的抗弯强度呈现加速下降的趋势;当石墨化度为77.3%时,材料的抗弯强度仅为石墨化度为28．4％时的60％。在石墨化度较低（如27．4％和56．8％）时,材料中的长纤维呈现以拔出机制为主,裂纹沿长纤维束层与乱短纤维层之间的界面传播;在石墨化度较高（如70．6％和77．3％）时,材料中的长纤维被横向切断,裂纹切过长纤维向前传播。这对炭／炭复合材料的研究、开发具有指导意义。     

连接温度对C/C复合材料及Cu连接接头残余应力的影响

采用热弹塑性有限元数值模拟方法,研究了连接温度对C/C复合材料与Cu平面对接接头残余应力的影响。结果表明:最大拉应力的分布具有方向性,在连接界面法线方向上,最大拉应力出现在靠近接头界面的C/C复合材料侧,位于连接件的棱边上;在平行连接界面方向上,最大拉应力出现在靠近接头界面的Cu侧表面。最大剪切应力位于接头界面处。随着连接温度的升高,接头残余应力峰值逐渐增大,但接头残余应力的分布形态相似。对于连接界面尺寸为4 mm×4 mm的接头,在连接温度为1 000℃时,离接头界面1.2 mm的C/C复合材料侧最容易发生断裂。     

Zr对Ag-Cu-Ti钎料合金显微组织与力学性能的影响

通过非自耗电弧熔炼与氩气保护浇铸,制备Ag-50Cu-4Ti基钎料合金。采用差热分析(DSC)、X射线衍射(XRD)、显微组织观察及力学性能测试方法,研究Zr含量对基体钎料合金显微组织与力学性能的影响。结果表明,Zr含量的增加并不明显影响钎料合金的熔化温度,其熔点均为783℃左右。随Zr含量的提高,基体合金的显微组织发生明显变化,Zr的添加可降低基体合金中针状Cu3Ti相的体积分数与尺寸,促进弥散分布的(Cu,Ag)5(Ti,Zr)相形成,从而提高合金的维氏硬度与剪切强度。高温氧化实验表明,含Zr合金表现出相对基体合金更为优异的高温抗氧化性能。     

Mesophase formation of coal-tar pitches used for impregnant of C/C composites

1　ＩＮＴＲＯＤＵＣＴＩＯＮＣａｒｂｏｎｆｉｂｅｒｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ (Ｃ/Ｃｃｏｍ ｐｏｓｉｔｅｓ)ａｒｅｉｍｐｏｒｔａｎｔｆｏｒｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇａｎｄｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓｉｎａｅｒｏｓｐａｃｅｉｎｄｕｓｔｒｙｂｅｃａｕｓｅｏｆｔｈｅｉｒｕ ｎｉｑｕｅｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ .Ｃｕｒｒｅｎｔｌｙ ,ｂｅｓｉｄｅｓｂｅｉｎｇｕｓｅｄａｓａｉｒｃｒａｆｔｂｒａｋｅｓ ,ｔｈｅｙａｒｅａｌｓｏｕｓｅｄａｓｒｅｆｒａｃｔｏｒｙｍａｔｅ ｒｉａｌ,ｃｏｒｒｏｓｉｏｎｒ…     

BaTiO3改性对碳/碳复合材料力学性能的影响

以聚丙烯腈(PAN)基碳纤维无纬布和短切网胎纤维交互叠层针刺,在预制体制备过程中掺杂0%、5%、15%、25%和35%五种不同质量分数的BaTiO₃,制备得到纵向纤维排布环形碳纤维预制体,通过化学气相沉积(CVD)和液相浸渍相结合的方法,制备得到BaTiO₃改性碳/碳复合材料。对该复合材料进行垂直和平行两个方向的力学性能测试,并且观察断口处的组织结构及其形貌特征。结果表明,引入纳米BaTiO₃后,加快了热解碳形核与生长的过程,改变了热解碳的组织结构,由单一的光滑层组织结构转变为光滑层和粗糙层两种组织结构。随着BaTiO₃含量的增加,复合材料的垂直压缩强度先基本不变后逐渐增大,平行压缩强度先增大后减小。复合材料的垂直压缩断裂方式均为脆性断裂,平行压缩断裂方式也均为脆性断裂同时呈现层间断裂的特征。     

热处理温度对PAN基炭纤维结构的影响

利用SEM观察了3种PAN基炭纤维（TX－63、T300、T700）热处理前和经不同温度热处理后的表面形貌，并测试了其石墨化度、Lc和d002值，以研究热处理温度对炭纤维表面和内部微观结构的影响。结果表明：TX－3、T300炭纤维表面本身有不规则沟槽、凸起和缺陷等，T700炭纤维表面比较圆滑，随着热处理温度升高，PAN基炭纤维的表面形貌发生明显的变化，尤其是2700℃处理后炭纤维表面的褶皱相对较浅而小；石墨化度与Lc随热处理温度升高而增大，d002值则呈减小趋势，说明热处理温度对炭纤维的表面和内部结构有显著影响。     

炭纤维针刺整体毡/热解炭复合材料导热系数与石墨化度之间的关系

采用脉冲激光闪光法测量热扩散率，XRD测量石墨化度。研究了PAN基炭纤维针刺整体毡增强光滑层结构热解炭复合材料的导热系数与石墨化度之间的关系，建立了二者之间的定量数学模型。运用声子导热机制对导热变化机理进行了分析。随着石墨化度的升高，石墨微晶尺寸增大、结构渐趋完整，复合材料在平行于层面方向的室温导热系数逐渐升高，导热系数λ与石墨化度g之间关系符合公式：λ=0.64 4.93exp(g/21.94)。     

压汞法分析C/C复合材料平板的孔隙结构

以PAN基炭纤维针刺整体毡为预制体, 经CVI增密获得了C/C复合材料平板, 采用压汞法分析了该材料的孔隙结构。结果表明, 随着CVI增密过程的进行, 材料的孔隙率和平均孔径下降, 但孔隙数量先上升后下降, 在密度为1.2 g/cm³时达到最高点; 孔隙的最可几孔径随密度升高而降低并向15 μm趋近; 大于60 μm的大孔体积分数随密度升高而下降, 小于1 μm的微孔体积分数上升; 比表面主要贡献来自孔径小于20 nm的微孔, 在密度为1.46 g/cm³时, 比表面最大。     

炭/炭复合材料石墨化度的研究进展

从炭/炭复合材料石墨化度的测量和表征、石墨化度的影响因素以及石墨化度对复合材料性能的影响3个方面,对炭/炭复合材料石墨化度的研究现状进行了叙述和评价。指出炭/炭复合材料石墨化度的测量和表征迄今尚无公认、统一的标准;认为有必要系统地跟踪、分析、研究炭/炭复合材料中各组元及其界面在石墨化过程中的变化,以及由此带来的对材料宏观性能的影响。