骨架密度对C/C-ZrC骨架压力浸渗铜的影响

采用CVI法增密针刺毡炭纤维预制体制备C/C坯体,然后用PIP法在C/C坯体中加入ZrC陶瓷制得不同密度的C/C-ZrC骨架,再对C/C-ZrC骨架进行压力浸渗铜,研究了不同密度的C/C-ZrC骨架压力浸渗铜的组织和性能.结果表明:密度分别为1.29、1.35、1.49、1.56 g/cm3的C/C-ZrC骨架经压力浸铜后密度分别达到2.05、2.28、2.39、2.49 g/cm3,铜都不同程度地浸入到骨架中的网胎层和炭纤维束间的孔隙中,表明ZrC的加入改善了Cu对骨架中C/C的浸润性,且浸润性改善效果随骨架中ZrC量的增加、骨架密度的提高而增强.C/C-ZrC骨架密度显著影响着C/C-ZrC骨架压力浸渗铜的抗弯强度、抗压强度,随着C/C-ZrC骨架密度的升高,C/C-ZrC骨架压力浸渗铜的抗弯强度、抗压强度随之增加.     

CVD炭/炭刹车材料制备工艺和微观结构研究

用炭毡作为纤维增强体 ,设计特殊的导电发热层 ,采用多元耦合物理场CVD工艺 ,在自行设计的CVD炉中增密用于刹车材料的C/C复合材料 ,并就CVD沉积条件和石墨化热处理温度对C/C复合材料微观结构的影响进行了研究。对沉积炭的组织结构进行了观察和分析 ;对C/C刹车材料的石墨化度 g和石墨微晶尺寸Lc进行了量化分析。研究表明 :较高的沉积温度和较低的压力 ,有利于材料的组织结构由光滑层 (SL)向粗糙层 (RL)结构转变 ,材料的可石墨化能力和微晶尺寸呈升高趋势 ;随石墨化热处理温度的升高 ,材料的石墨化度和微晶尺寸呈升高趋势 ,但粗糙层组织结构升高的幅度远大于光滑层。     

混合碳源对炭/炭复合材料密度及显微结构的影响

为了探明碳源组成对化学气相渗透(CVI)制备的炭/炭复合材料密度分布及结构的影响,本文分别以丙烯(C3H6)单一碳源、丙烯/乙炔(C3H6/C2H2)混合碳源为原料,N2为稀释气体,针刺整体炭毡为预制体,在自制CVI炉中980℃负压工艺条件下制备了炭/炭复合材料。分析了碳源组成对炭收率及所制备试样密度分布的影响,并采用偏光光学显微镜、拉曼光谱对其组织结构进行了表征。研究结果表明:相同条件下,C3H6/C2H2较C3H6的炭收率高,所制备的炭/炭复合材料内外密度梯度较小,热解炭定向度高。     

燃料电池气体扩散层石墨化程度对其热管理的影响:建模和实验

碳纸作为燃料电池的气体扩散层,其导热系数在燃料电池的传热管理中起着重要的作用.本文研究了石墨化程度对碳纸的平面导热系数和面内导热系数的影响.采用SEM、XRD、Raman等手段研究了热处理温度(1800、2000、2200、2400、2500°C)与石墨化度的关系.考虑碳纤维与基体碳导热系数的差异,提出了不同石墨化程度...     

高温热震对具有SiC涂层的C/C复合材料压缩性能的影响

采用化学气相反应法在C/C复合材料表面制备SiC涂层,对SiC涂层C/C复合材料试样进行热震实验。利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)及能谱分析等研究涂层的形貌和结构,采用压缩性能试验研究热震次数及热震温度对SiC涂层C/C复合材料试样压缩性能的影响。结果表明:试样的抗压强度在197.9~237.0 MPa之间,平均抗压强度为210.4 MPa。在1 100℃下进行热震实验,抗压强度随热震次数增加呈近似线性降低趋势;当热震次数一定时(15次循环热震),在900~1 500℃温度范围内,抗压强度随热震温度升高逐渐降低。热震温度为1 500℃时,热震后试样的抗压强度略有升高,主要与热震过程中氧化形成的SiO2玻璃的高温自愈合作用有关。     

化学气相反应法制备SiC涂层

采用化学气相反应法,以3种不同工艺在C／C复合材料表面制备了SiC涂层,并检测了其抗氧化性能．以工业用Si和辅助剂SiO2为原料,在高温、惰性环境中反应产生SiO蒸气,将其引入反应室与C／C复合材料在不同温度下进行气相反应,在试样表面生成一层致密的SiC涂层。X射线衍射分析表明：涂层是由β-SiC组成。从试样截面的扫描电镜可知：不同工艺制得的SiC涂层界面过渡带颗粒的微观形貌各异。经最优工艺制备的涂层过渡带很窄,有β-SiC纳米晶须生成,且其抗氧化性能最佳。     

Anti-oxidation behavior of chemical vapor reaction SiC coatings on different carbon materials at high temperatures

To protect carbon materials from oxidation, SiC coatings were prepared on carbon/carbon(C/C) composites and graphite by chemical vapor reaction. SEM and XRD analyses show that the coatings obtained are composed of SiC grains and micro-crystals. The influence of different carbon substrates on oxidation behavior of coated samples was investigated, and then their oxidation mechanisms were studied. Oxidation test shows that the SiC coated graphite has a better oxidation resistance than SiC coated C/C composites at high temperatures (1 623 K and 1 823 K). In the oxidation process, the oxidation curves of SiC coated C/C composites are linear, while those of SiC coated graphite follow a quasi-parabolic manner. The oxidation mechanism of the former is controlled by chemical reaction while the latter is controlled by oxygen diffusion based on the experimental results. The variation of oxidation behavior and mechanism of SiC coatings on two kinds of carbon substrates are primarily contributed to their structure differences.     

温度与原料组成对硼/碳热还原法制备高纯ZrB_2粉体的影响

以ZrO_2、硼源(B_4C和B_2O_3)、碳源(石墨粉和炭黑)为原料,分别采用ZrO_2-B_4C-C体系和ZrO_2-B_4C-B_2O_3-C体系,在氩气气氛下通过硼/碳热还原反应合成ZrB_2粉体,研究合成温度、碳源、硼源以及原料配比对ZrB_2粉体纯度、形貌及粒度的影响。结果表明:随反应温度升高,ZrB_2粉体的纯度提高;以石墨粉为碳源时,适当增加过量的B_4C也可提高ZrB_2粉体的纯度;由B_4C和B_2O_3同时充当硼源时,需加入更多过量的B才能获得高纯度的ZrB_2;与采用石墨粉做碳源相比,用炭黑做碳源可在较低温度下合成ZrB_2粉体,并且不需加入过量的B。以ZrO_2,B_4C和炭黑为原料,按照n(ZrO_2):n(B_4C)=2:1配比,在1 350℃保温1.5 h,得到纯度高于99%的柱状ZrB_2粉体,宏观平均粒径D50为12.67μm。     

质子交换膜燃料电池用炭纤维纸的制备和表征

采用干法成型技术制备聚丙烯腈(PAN)基炭纤维纸坯体,将其经树脂浸渍、热压、炭化、石墨化处理后制备成轻量化炭纤维纸。利用扫描电子显微镜(SEM)观察炭纤维纸及坯体的显微结构,利用X射线衍射仪测试不同温度处理后的石墨化度,并利用四探针法测试炭纤维纸的导电性能,透气性采用压差法进行测试。结果表明:石墨化温度是影响炭纤维纸电阻率的关键因素,而密度对电阻率的影响较小;透气性随厚度和体积密度的增加而降低;制备的炭纤维纸厚度为0.11mm、密度为0.65g/cm3,将其经2000℃石墨化处理后,采用Pt载量0.5mg/cm2的Core112CCM为膜电极,在H2与空气的流量比为1.2-5、温度60℃、常压条件下进行单体电池性能测试,电流密度为500mA/cm2时输出电压为0.6V,电池输出性能较好。     

CVI热解炭微观结构的参数控制研究

化学气相渗透(CVI)制备炭/炭复合材料涉及气体扩散和气相沉积2个过程,其工艺控制决定炭纤维坯体的增密速度、热解炭的结构和炭/炭材料的性能.工艺过程的控制主要有4类参数:第一参数包括沉积温度、系统压力、碳源浓度、碳源分压等,第二参数包括均相反应、异相反应和滞留时间等,第三参数为A_s/V_R,也就是沉积基体的表面面积与炉内气体的自由体积之比,以及目前以计算机模拟为主要手段的"第四参数"的研究.在固体表面沉积热解炭的科学研究已经持续了几十年,但至今为止还没有形成一种完善的表面沉积机理,分析了CVI工艺参数发展的趋势,说明了对热解炭微观结构形成机理的认识是一个不断深入的过程.