C/C复合材料抗氧化复合涂层的制备及其性能

设计并制备了一种工作温度不大于1373 K的C/C复合材料抗氧化复合涂层,其基本结构为浸溃过渡层,陶瓷相阻挡层/玻璃相封填层,涂覆有复合涂层的C/C复合材料试样在空气中于1173 K下氧化10 h的失重率仅为10.37％,氧化失重速率为5.67×10~(-5)g/(cm~2·min);1173 K←→室温空气中急冷急热10 h循环100次后,失重率为8.41％,涂层没有剥落,说明整个涂层具有良好的高温抗氧化性和抗热震性能,该种复合涂层可在中低温(不大于1373 K)氧化性气氛中长时间工作,适合作C/C复合材料航空刹车副等部件的抗氧化涂层,能够大大提高C/C复合材料的使用寿命和性能。     

C/C复合材料飞机刹车盘的三维温度场

针对C/C复合材料飞机(B757)刹车盘制动过程中温度测量过程复杂和温度场难于表征的问题,采用有限元方法结合惯性台实验对其温度场进行了分析研究。根据刹车盘制动原理和传热原理,确定了温度场有限元分析中的载荷、边界条件和加载过程。通过仿真后处理形象地描述了制动过程中刹车盘温度场的变化,直观地表现了温度场分布状态。结果表明;在正常着陆的能量条件下中间静盘处测温点在46s时达到最高温度659℃;承压盘和压紧盘的测温点则在48.5s时达到最高温度,整个过程各点温度先升高后降低,中间静盘的热负荷最大,温升最快,承压盘次之,压紧盘最小。对比实验测量与仿真结果,两者吻合较好,证实温度场的有效性。     

飞机炭/炭刹车副金属件防锈蚀研究

为提高飞机炭/炭刹车副金属件防锈蚀性能, 对其进行了QPQ盐浴复合表面渗氮处理。观察了金属件渗氮后的金相组织、硬度梯度变化, 并对渗氮后工件抗锈蚀能力作了盐雾实验和分析。结果表明, QPQ技术对飞机炭/炭刹车副金属件表面处理, 无论工件强度、抗蚀能力都完全满足飞机刹车时的使用要求。     

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。     

Mo_2C改性C/C-Cu复合材料的组织及载流摩擦磨损性能

采用熔盐法在低密度炭/炭(C/C)坯体内孔表面制备了Mo_2C涂层,然后通过无压熔渗制备了C/C-Cu复合材料,研究了C/C-Cu复合材料的组织结构及载流摩擦磨损性能。结果表明:熔融Cu可自发渗入制备了Mo_2C内涂层的C/C坯体,复合材料中Cu相与C/C坯体形成相互贯穿的连通网络结构,Mo_2C涂层与Cu和热解炭(PyC)间均有良好的界面结合,反应生成Mo_2C过程中的催化石墨化及应力石墨化共同作用使C/C-Cu复合材料中Mo_2C涂层附近PyC的有序度提高。随载荷增大,C/C-Cu复合材料的摩擦系数逐渐降低,体积磨损率增大,而对偶的质量损失逐渐降低;载荷较大时材料磨损表面被摩擦膜覆盖的面积增大,但因粘着磨损摩擦膜的粗糙程度提高。材料磨损过程中还发生了氧化磨损,且载荷增大磨损表面O含量提高。     

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.%。     

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.     

水润滑下与表面镀Cr40Cr钢配副的C/C复合材料的滑动摩擦磨损行为

水润滑条件下，在M2000型摩擦试验机上测试了3种具有不同基体炭结构的C／C复合材料（C／C）的摩擦行为。结果表明：随载荷增加，3种材料的摩擦因数均先增后降。其中，完全化学气相渗透工艺（CVI）制备的A材料摩擦因数波动幅度最大，在0．04～0．09之间波动；完全树脂浸渍炭化工艺（RI）制备的B材料和CVI＋RI工艺制备的C材料摩擦因数波动幅度小，在0．05～0．063之间波动。3种材料的体积磨损均随载荷增加而增加，其中C材料的磨损最小，在1．7～4．5mm^3之间波动。随时间延长，3种材料的摩擦因数基本保持稳定。SEM观察表明：随载荷增加，材料磨损表面膜逐渐完整。在B材料磨损表面，临近纤维的树脂炭呈环状磨损形貌；在C材料磨损表面，热解炭磨屑呈片状形貌，轴向垂直滑动方向的纤维呈螺旋状断裂形貌。