化学液气相渗透致密快速制备炭/炭复合材料

探索了一种的炭/炭制备方法-快速化学液气相渗透致密(CLVD),沉积时间3h内可获得密度达1.74g/cm3的炭/炭材料.预制体为环形炭毡制件(160mm×80mm×10mm),以液态低分子有机物(CYH和KEE)作炭源前躯体,将预制体浸泡在液体炭源前驱体中,利用辐射加热,在预制体范围内造成由内而外的温度梯度.研究表明,在900℃～1100℃沉积温度范围内,炭纤维表面最大沉积速率为64μm/h,比等温CVI的沉积速率 (0.1μm/h～0.25μm/h)快2个数量级以上.同时,分析并提出了该方法快速致密多孔预制体的机理.     

新型针刺炭布C/C复合材料的结构与性能

采用炭布与预氧丝网胎交替叠层针刺成预制体,经ＣＶＩ与ＨＰＩＣ相结合的致密工艺及石墨化处理制取高密度（１．８０ｇ／ｃｍ＾３～１．８５ｇ／ｃｍ＾３）Ｃ／Ｃ复合材料。所及材料的微观结构,力学、热学和烧蚀性能均达到国际同类刹车盘Ｃ／Ｃ材料的先进水平,是一种有广阔应用前景的烧蚀分离燃气舵材料。     

编织销钉炭/炭复合材料界面微观结构探讨

炭纤维由混编、软编预制体,后经ＣＶＤ＋沥青炭、沥青炭、纯ＣＶＤ炭三种路线致密化Ｃ／Ｃ复合材料,以Ｃ／Ｃ锁钉为应用方向测试了双向剪切强度。结合断口ＳＥＭ观察、可机加性、锁钉剪切强度,探讨了不同基体Ｃ／Ｃ复合材料界面微观结构。     

旋转CVI制备C/SiC复合材料

旋转 ＣＶＩ是在 ＣＶＩ原理基础上发展的一种制备 Ｃ／ＳｉＣ复合材料的新工艺,通过石墨衬底的旋转,使预制体的制备与基体的沉积同步进行,能有效消除一般ＣＶＩ工艺过程中存在的“瓶颈”效应．在自制的旋转 ＣＶＩ设备上实验,探索了旋转 ＣＶＩ工艺参数中 ＣＨ_３ＳｉＣｌ_３（ＭＴＳ）的流量与浓度、沉积温度和Ｃ布缠绕线速度对ＳｉＣ基体沉积速度,以及沉积温度对基体结构的影响．并在低压（５ｋＰａ）、高温 （１１００℃）、 ４００ ｍＬ·ｍｉｎ^－１ Ｈ_２、 ２００ ｍＬ·ｍｉｎ^－１Ａｒ、 ＭＴＳ４０℃与Ｃ布以１．１～３．５ｍｍ·ｍｉｎ^－１的线速度连续旋转的沉积条件下,实现了单丝纤维间微观孔隙、纤维束之间以及Ｃ布层间宏观孔隙的致密化同步完成．     

多元耦合场CVI法快速致密化炭/炭复合材料研究

以液化石油气为碳源气体,采用多元耦合场CVI工艺方法快速制备了炭/炭复合材料.在自制冷壁CVI炉中,使用普通炭毡作为炭纤维预制体,设置特殊的导电发热层,沉积温度为650～1050℃,系统的气氛压力为0.1～30kPa,流量为0.1～0.5m3/h,沉积时间12h的条件下可将预制体一次性快速增密至1.75g/cm3.XRD分析表明:该材料经过2300℃,2h高温石墨化处理,其石墨化度(g)可达到61.3%,晶粒尺寸达到16.1nm.PLM分析表明所得材料偏光形貌表现为光滑层(SL)结构,SEM形貌照片测算可知热解炭沉积速率在6.6μm/h以上.分析了炭/炭致密化的过程和热解炭的沉积机理,说明多元耦合场加速了热解炭的沉积,缩短了致密化时间,降低了成本.     

树脂炭包覆石墨作为锂离子电池负电极的研究

以液相浸渍法在天然鳞片石墨（ＮＦＧ）表面包覆酚醛树脂后进行热处理,制备了酚醛树脂炭包覆石墨材料．将这种材料作为锂离子电池的负极材料,运用恒电流充、放电法,粉末微电极循环伏安法考察了其在１Ｍ　ＬｉＰＦ_６／ＥＣ＋ＤＥＣ（１：１）电解液中的充、放电性能,并分析了工艺条件中不同热处理温度（ＨＴＴ）对其充、放电性能的影响．实验结果表明,经ＨＴＴ＝９００℃热处理的酚醛树脂炭包覆石墨材料的第三次稳定放电容量（Ｄ_３）为 ２１３．７５ｍＡｈ／ｇ,第三次充、放电效率（η_３）为８８．６９％;并且循环寿命较长,可作为高性能锂离子电池的负极材料．     

三维碳化硅/碳化硅陶瓷基编织体复合材料

采用化学气相浸渗法（ＣＶＩ）,制备出三维Ｈｉ－ＮｉｃａｌｏｎＳｉＣ／ＳｉＣ陶瓷基编织体复合材料．经３０ｈ ＣＶＩ致密化处理后,复合材料的密度达到 ２５９·ｃｍ－３,所研制的三维 ＳｉＣ／ＳｉＣ复合材料不仅具有较高的强度,而且表现出优异的韧性和类似金属材料非灾难性的断裂特征．复合材料的主要力学性能指标为：弯曲强度 ８６０ＭＰａ,断裂位移 １．２ｍｍ,断裂韧性４１．５ＭＰａ·ｍ１／２,断裂功２８．１ｋＪ·ｍ－２,冲击韧性３６．０ｋＪ·ｍ－２．     

微波热解CVI法制备C/C复合材料

在传统CVI工艺的基础上,提出了一种新的炭/炭复合材料沉积致密化技术-微波热解CVI工艺.该工艺采用微波炉加热炭毡预制体,预制体自身发热,并通过控制微波场强分布和热传导过程产生温度梯度,加上微波对极性分子的极化作用和对热解反应和表面沉积反应的催化作用,使预制体从中心至表面逐层快速致密.通过考察炭毡预制体经微波加热后的温度场分布和沉积样品的体积密度变化和径向密度分布,观察材料的微观结构,分析了预制体的致密化过程.结果表明:微波热解CVI工艺在1075℃～1150℃的沉积温度下,以甲烷为碳源前驱体,经90 h的热解沉积,成功制备出体积密度为1.70 g/nc3的炭/炭复合材料,平均致密化速率达到0.0189g/(cm3·h);避免了表面结壳现象,热解炭沿着纤维表面层状生长;采用该工艺制备了结构均匀、主要为中等织构的热解炭.     

微波辅助化学气相渗透法快速制备C／C复合材料

以炭毡为预制体,甲烷为炭源前驱体,沉积温度为1000℃～1150℃的工艺条件下,从温度梯度,密度梯度和沉积动力学方面,研究了制备炭/炭复合材料的微波热解CVI工艺特点,分析了微波热解CVI工艺的沉积机理.结果表明:采用微波热解CVI工艺可制备出体积密度为1.84g·cm-3的炭/炭复合材料,平均致密化速率达0.063g·cm-3·h-1.温度梯度的存在,使预制体实现了从内至外逐步沉积;微波的引入,增加了纤维表面的有效活性点,提高了表面反应速率;微波对化学反应具有一定的催化作用.     

制备致密热解炭层的新工艺研究

致密热解炭在工业各个技术部门正在得到广泛的应用。本文介绍采用丙烯（Ｃ３Ｈ６）和乙炔（Ｃ２Ｈ２）的混合气体制备致密热解炭层的新工艺，以消除只用丙烯作为反应气体时产生的热效应问题，讨论了沉积温度、反应气体浓度对致密热解炭层性能的影响。     

FCVI制备C/C复合材料工艺探索

强制流动热梯度化学气相渗透（ＦＣＶＩ）作为一种制备碳基与陶瓷基复合材料的新工艺，克服了传统ＣＶＩ中气体扩散传输与预制体渗透性的限制，可在短时间内制备出密度均匀、性能优良的制件，已受到日益广泛的关注，本文采用化学反应动力学原理分析ＦＣＶＩ的工艺过程，从理论上论述了在ＦＣＶＩ的各阶段中实现均匀沉积和分层沉积的可能性。     

炭／炭复合材料

炭／炭复合材料是以炭纤维增强炭基体的复合材料,该材料源于一次意外的发展,1958年美国CHANCE VOUGHT实验室进行碳／酚醛实验时失误导致得到炭基体。由此,在复合材料家族中又增加一个新成员。     

气相生长炭纤维增强酚醛树脂制炭/炭复合材料及其物性之研究

以气相生长炭纤维含浸酚醛树脂后经炭化及石墨化处理，制成炭／炭复合材料。观察了不同纤维百分含量的复合材料在升温过程的微细结构及物性之变化，探讨了其强度及电性的变化，并以扫瞄式电子显微镜（SEM）观察破断表面，观察各种复合材料经不同温度处理后之破坏行为。研究结果显示，以气相生长炭纤维所制复材经温度处理后，可以改善其抗弯强度及导电性，最佳纤维含量质量分数为0．5％。超过此比率后，制成之复合材料无论是空孔率或强度皆呈下降。     

工艺因素对C/C复合材料ICVI致密化的影响

以2D针刺碳毡为预制体、丙烯为前驱气体、氮气为稀释气体,在常压条件下研究了沉积温度、滞留时间和丙烯分压等工艺因素对致密化速度的影响。结果表明,三个工艺参数协同作用,对致密化具有相似的影响：参数取值较高时初期致密化速度也较快,结果导致预制体表层气孔的过早填充,不利于进一步的沉积,反之,则致密化速度较慢,但有利于预制体内部的沉积。     

Photon,electron and ion beam induced physical and optical densification in chalcogenide films

Irradiation of 80° deposited Se-Ge films with band gap photons, 8 keV electrons and 50 keV He⁺ ions produces, primarily irreversible red shift of the absorption edge and major changes in doping and electrochemical adsorption processes. These changes have been attributed predominantly to the radiation-induced thickness and hence volume contraction resulting due to the physical collapse of the low density columnar microstructure of the obliquely deposited films. The farir and Urbach tail studies reveal an enhanced strength of electron-phonon coupling, in obliquely deposited films having a very porous columnar microstructure, compared to normally deposited films. It has been shown that this enhanced electron phonon coupling is conducive to large thickness contraction and associated changes. These changes have been used in reprographic and lithographic applications. A correlation has been established between the thickness contraction and lithographic parameters. The possibility of generating both positive and negative relief patterns on the same film by controlling the etching time has been demonstrated.     

炭/炭复合材料切削加工试验研究

探讨了Ｃ／Ｃ复合材料结构和机构物理性能的特殊性及机构切削加工的特点。用ＳＥＭ观察了不同切削条件下切屑的断口形貌。用５种不同的刀具材料、刀具角度及几何开头相同的刀具，在一定的切削工艺参数条件下，对该材料进行切削试验，以刀具有前刀面和／或后刀面的磨损率为判据，最佳刀具材料为ＹＧ８，在切削Ｃ／Ｃ复合材料的过程中，轨具的磨损极为严重，刀具磨损的主要机理是粘着磨损和磨粒磨损。     

升温速率对Y-α-sialon陶瓷致密化及微观结构的影响

根据Y-Si-Al-O-N相图设计Y2O3掺杂α-sialon陶瓷的组成,采用热压烧结方法在1900℃保温30min制备了设计成分为Y0.4Si9.8Al2.2O1.0N15的sia-lon陶瓷,研究了升温速率对陶瓷致密化过程、物相组成以及微观结构的影响规律。结果表明,所制备的陶瓷相组成均为α-sialon;不同升温速率陶瓷的致密化过程曲线变化趋势相同,但随升温速率增大向高温区平移,收缩的起止温度和峰值收缩速率均随升温速率增大而增大;快速升温有利于提高晶核密度,抑制柱状晶发育,柱状晶的尺寸和长径比随升温速率增大而减小。     

纳米碳管

纳米碳管 (Carbon nanotube)是 1 991年才被发现的一种碳结构。理想纳米碳管是由碳原子形成的石墨烯片层卷成的无缝、中空的管体。石墨烯的片层一般可以从一层到上百层 ,含有一层石墨烯片层的称为单壁纳米碳管 (Singlewalled carbon nanotube,SWNT) ,多于一层的则称为多壁纳米碳管 (Multi- walled carbon nanotube,MWNT)。SWNT的直径一般为 1 nm～ 6nm,最小直径大约为 0 .5nm,与 C36分子的直径相当 ,但 SWNT的直径大于 6nm以后特别不稳定 ,会发生 SWNT的塌陷 ,长度则可达几百纳米到几个微米。因为 SWNT的最小直径与富勒烯分子类…     

玻璃炭

玻璃炭属於特殊炭材料 ,是树脂炭家族中的一个成员。它兼有炭材料和玻璃的特性 ,它的热和电性能与其它炭材料相似 ,又和玻璃一样 ,在其自身的结构里没有开孔呈不透气性 ,机械性能也与玻璃相似 ,且具有特殊的玻璃形状的断口和光泽。在 2 0世纪 60年代初 ,随着原子能反应堆的发展 ,引起了人们对高温气体冷却反应堆用不透气性石墨的关注。为了用于高温气体冷却型原子反应堆 ,最初的研究者是把玻璃炭作为包铀燃料的外壳来制造的。在 1 961年 Dàvidson首先提出制造玻璃炭的专利申请 ,同年 Tsuzuku T在第五次国际炭会议上作了无定形玻璃态不透…