熔盐法制备C/C复合材料表面MoSi_2-SiC涂层的结构与性能

采用两步熔盐法于900~1 000℃下在C/C复合材料表面制备MoSi_2-SiC复合涂层,即在含仲钼酸铵的熔盐中制备Mo_2C涂层,然后通过熔盐渗硅生成MoSi_2-SiC复合涂层。用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)与能谱分析(EDS)等方式研究涂层的组织结构,并测试涂层在1 500℃下的抗氧化性能和抗热震性能。同时对涂层氧化后的组织结构进行分析。结果表明:复合涂层主要由MoSi_2和SiC两相组成,涂层与C/C基体结合处仅有少量未反应的Mo_2C。涂层整体致密,与基体结合良好,均匀地包覆整个基体表面,厚度约为100μm。涂层样品在1 500℃的静态空气中氧化42 h后,涂层表面仍保持完整,质量损失率仅为2.79%。1 500℃下经历30次热震实验后,样品的质量损失率为1.96%,涂层具有良好的抗氧化和抗热震性能。     

喷雾干燥-直接碳化法制备WC-Co复合粉末

在高性能WC-Co的制备中,WC与Co均匀混合和C含量的严格控制具有重要意义。以偏钨酸铵、乙酸钴、重铬酸铵和炭黑为原料,通过喷雾干燥和直接还原碳化法制备WC-Co复合粉末,然后在钼丝炉中通入氢气对前驱体进行还原碳化制备WC-Co复合粉末。对制备好的WC-Co进行总碳含量测定,用X射线衍射进行相分析。研究了喷雾法制备WC复合粉末形貌粒度及碳化温度、碳化时间、配碳量对WC-Co粉末总碳量的影响。结果表明:WC复合粉末为球形粉末,平均颗粒度为50μm;当碳化温度在950℃、碳化时间为3.5h、配碳量为9%时,所得WC-Co复合粉末中WC与Co达到均匀的分布,且其实际总碳含量达到理论总碳量5.79%。     

炭/炭复合材料制动过程中温度场的仿真

利用有限元热分析软件ANSYS建立炭／炭复合材料制动过程三维有限元模型,确定相关热载荷计算方法和关键参数,仿真制动过程瞬态温度场。计算结果表明：在试环轴向存在明显温度梯度,而径向温度梯度微小,摩擦表面在t=12．7S时达到最高温度662℃,且最高温度出现在靠近试环外径处,与实验结果基本相符,证实了仿真计算结果的正确性。     

C/C复合材料抗氧化技术(Ⅱ)

讨论了C/C复合材料氧化的机制及其抗氧化途径的理论依据和具体方法;重点综述了涂层抗氧化的研究现状、制备方法、制备涂层的关键问题及典型的抗氧化涂层,指出该研究领域应加强的研究方向.     

粘结剂对C／C复合材料抗氧化涂层性能的影响

通过对几种粘结剂对飞机刹车副用C／C复合材料抗氧化涂层的抗氧化性能的影响规律及其作用机理的研究,发现不同的粘结剂对涂层最终抗氧化性能有很大的影响,其中以硅溶胶及磷酸盐为粘结剂的涂层具有良好的抗氧化性能,二者各自在一定深度范围内有最佳的抗氧化效果。在900℃,4h静态氧化试验时最佳抗氧化效果是以硅熔胶作为粘结剂的试样,样品失重率不超过1％（质量分数）;而在700℃,4h时以磷酸盐为粘结剂的试样,其静态氧 重率不超过0．37％（质量分数）;在保涂层保持完整,表明涂层具有较好的抗热震性能。     

W-Cu-Zr三元系相图900℃等温截面的测定

采用真空电弧熔炼法熔炼W-Cu-Zr三元系合金,在900℃下退火90天后取出样品立即淬火,采用XRD、SEM等测定其平衡显微组织。实验测得W-Cu-Zr三元系900℃等温截面中有4个三相区:Cu51Zr14+(Cu)+(W)、(W)+Cu51Zr14+Cu8Zr3、CuZr_2+W_2Zr+Cu_8Zr_3、(Zr)+CuZr_2+W_2Zr,1个两相区:(W)+W_2Zr。W-Cu-Zr三元体系中没有检测到三元化合物。二元化合物Cu_(51)Zr_(14)、Cu_8Zr_3、CuZr_2中最大的含W量分别为2.88、1.15、1.7 at.%;W2Zr中最大的含Cu量为7.71 at.%。     

两种C/C复合材料在强酸强碱中的腐蚀行为

研究了分别由化学气相渗透(CVI)法、化学气相渗透和浸渍/炭化(CVI I/C)混合法制备的两种C/C复合材料在室温王水、100 ℃ 30% HNO3、室温30% HNO3和100 ℃ 40% NaOH溶液腐蚀介质中的腐蚀行为.试验结果表明,C/C复合材料在室温王水中腐蚀最严重, CVI I/C试样腐蚀108 h后的失重为18.2 μg/cm2,而在100 ℃ 40% NaOH溶液中腐蚀最轻,CVI试样腐蚀80 h后的失重仅为0.8 μg/cm2;在同种腐蚀介质中,树脂炭比热解炭优先腐蚀,腐蚀速度也较快;在室温王水和100 ℃ 30% HNO3溶液中分别腐蚀后,树脂炭不再是连续体,变成许多小块,热解炭与纤维分离;在室温30% HNO3溶液中腐蚀后,树脂炭的连续性也遭到破坏,热解炭层与纤维也有部分分离现象,热解炭层之间出现腐蚀坑;在100 ℃ 40% NaOH溶液中腐蚀后,树脂炭和热解炭基本看不到被腐蚀的痕迹.     

连续压入法评定等离子体增强化学气相沉积(PECVD)TiN膜基结合强度

介绍了一种新型涂层压入仪。对比了压入法、划痕法、接触疲劳法测定不同处理基体、同类ＰＥＣＶＤ ＴｉＮ 膜基结合强度的变化规律。结果表明采用该压入仪, 运用连续加载压入法, 可方便地定性或半定量测定ＰＥＣＶＤ ＴｉＮ 膜基结合优劣。该法所测临界载荷Ｐｃ 不仅反映膜基结合的优劣, 还反映了膜基体系的承载能力。     

Raman spectroscopy investigation of structural and textural change in C/C composites during braking

The microstructure and texture of C/C composites with a resin-derived carbon, a rough laminar (RL) pyrocarbon and a smooth laminar pyrocarbon, before and after braking tests, were investigated by Raman spectroscopy. The full width at half maximum (FWHM) of the D-band indicates the amount of defects in the in-plane lattice, while the G-to-D band intensity (peak area) ratios (I _G/I _D) is used to evaluate the degree of graphitization. The results show that the FWHM of D-band of sample with RL pyrocarbon changes greatly from 36 cm⁻¹ to 168 cm⁻¹ after braking tests, which indicates that a large number of lattice defects are produced on its wear surface. However, the graphitization degree of resin-derived carbon sample rises significantly, because the I _G/I _D increases from 0.427 to 0.928. Braking tests under normal loading conditions, involving high temperature and high pressure, produce a lot of lattice defects on the wear surface, and induce the graphitization of the surface. Sample with RL pyrocarbon having a low hardness is easy to deform, and has the most lattice defects on the wear surface after braking. While raw materials with resin-derived carbon have the lowest graphitization degree which rises greatly during braking.