C/C-Cu复合材料微观结构及高温耐烧蚀性能研究

为提高C/C复合材料的高温耐烧蚀性能,采用化学气相沉积与高温渗铜工艺制备了密度为2.01 g/cm3的C/C-Cu复合材料.采用高温氧乙炔焰考察了复合材料的高温耐烧蚀性能,并利用X射线衍射仪(XRD)与扫描电子显微镜(SEM)对复合材料烧蚀前后的物相与微观结构进行了表征.结果表明:经20 s的氧乙炔焰烧蚀后,复合材料的...     

SiC涂层对C/C复合材料高温氧乙炔焰烧蚀性能影响

采用化学气相反应法在C/C复合材料表面制备抗氧化SiC涂层,借助X射线衍射仪、扫描电镜及能谱等分析手段,研究涂层的结构;通过氧乙炔焰烧蚀试验考察SiC涂层对C/C复合材料高温耐烧蚀性能影响。结果表明:SiC涂层可明显提高C/C复合材料的高温短时耐烧蚀性能,经过20 s的高温氧乙炔焰烧蚀后,C/C复合材料试样的线烧蚀率和质量烧蚀率分别为13μm/s和6.6 mg/s,SiC涂层试样的线烧蚀率和质量烧蚀率分别为22μm/s和0.5 mg/s;在烧蚀中心区,涂层试样的烧蚀以升华分解为主,同时还伴有氧化烧蚀和微区机械剥蚀;在烧蚀过渡区,涂层的烧蚀机制以热氧化和燃气冲刷为主;而在烧蚀边缘区,涂层的烧蚀则主要表现为弱氧化烧蚀。     

高密度预制体制备炭/炭复合材料致密化研究

采用高密度3D炭纤维预制体, 以丙烯作为碳源, 氮气作为载气, 利用自制的快速CVI炉制备了板形C/C复合材料. 详细分析了压差等工艺参数在CVI制备C/C复合材料过程中对“封孔”现象的影响, 采用扫描电镜(SEM)和正交偏光显微镜(PLM)对各阶段C/C材料的微观形貌特征作了详细研究, 分析了预制体在増密过程中密度的变化, 初步探讨了“封孔”形成的机理. 实验证明: 采用多阶段CVI工艺可明显改善板形C/C材料封孔现象, 初始密度为0.94g/cm³的高密度预制体经过250h的增密, C/C复合材料密度达到了1.82g/cm³.     

柴油脱硫技术新进展

介绍了国内外柴油含硫标准的现行要求和未来发展趋势,以及柴油加氢脱硫技术和非加氢脱硫技术的研究进展。其中非加氢脱硫技术包括氧化脱硫技术、生物脱硫技术、吸附脱硫技术和络合法脱硫技术,指出我国也应加快先进柴油脱硫生产新技术的开发研究,为生产更清洁的柴油燃料提供技术储备。     

混杂短纤维增强无石棉摩擦材料的制备及摩擦磨损性能

采用热压成型结合180℃/8 h固化热处理工艺制备混杂短纤维增强无石棉摩擦材料,通过正交实验优化热压工艺参数。在JF150D定速式摩擦实验机上测试材料的摩擦磨损性能。结果表明:实验制备的混杂短纤维增强无石棉摩擦材料的密度为2.1~2.21 g/cm3,洛氏硬度为62.2~68.0,摩擦过程中摩擦因数在0.37~0.43之间变化,随温度升高先增大后减小,磨损率为0.1~0.54×10 7cm3/(N.m)。制备摩擦材料的最优热压工艺参数是:热压温度为155℃,压力为18 MPa,热压时间为15 min。摩擦材料的摩擦磨损机理以粘着磨损和磨粒磨损为主。     

定向碳纳米管/炭纳米复合材料形貌和显微结构

以CVD法定向碳纳米管(ACNTs)阵列为骨架,利用化学气相渗透(CVI)工艺制备了新型定向碳纳米管/炭(ACNT/C)纳米复合材料。通过偏光金相显微镜(PLM)、扫描电子显微镜(SEM)、高分辨透射电子显微镜(HRTEM)、X射线衍射(XRD)和Raman光谱等分析方法对其显微结构和热解炭沉积机理进行了研究。结果表明:所制ACNT/C纳米复合材料的热解炭结构主要为类粗糙层结构,围绕碳纳米管生长的热解炭石墨层片结构清晰,并且碳纳米管和热解炭之间具有良好的界面结合;而在相同工艺条件下围绕炭纤维生长的热解炭为典型的光滑层结构。这可能是由于在热解炭沉积过程中存在碳纳米管"诱导"沉积过程,即沿着碳纳米管径向的离域化共轭π键和具有类似结构的芳香族大分子通过π-π非共价键作用相结合,并在CNTs纳米尺寸的影响下,芳香族大分子按照"软取向"(Softepitaxy)围绕碳纳米管生成环形层片状类石墨结构的热解炭。该研究结果有望为热解炭的可控沉积起到一定的借鉴作用。     

硅化处理对炭纤维石墨化度的影响

对炭纤维在真空炉中进行2100℃硅化处理.用SEM分析了炭纤维在硅化处理前后表面形貌的变化,利用能谱测定了其硅化处理后的成分变化并加以分析,用X射线衍射分析了热处理和硅化处理后的炭纤维石墨化度的变化.结果表明:处理后的炭纤维出现富C的SiC表层,内部为含有SiC的C芯,并伴随有类球状SiC颗粒的形成.沿炭纤维径向分布的SiC含量呈现梯度分布,其芯部的SiC含量为2.46%(质量分数,下同),靠近表层的SiC含量增加到7.53%,表面的SiC含量达到13.25%;纤维表面的类球状颗粒为含C的SiC颗粒,其中SiC的含量为30.55%.在2100℃热处理的炭纤维石墨化度几乎为0,而在2100℃硅化处理的炭纤维石墨化度高达48.5%.     

硅含量对C/C-SiC复合材料性能的影响

以炭布、环氧树脂和硅粉为原料,采用温压-原位反应法制备了炭纤维增强的碳化硅复合材料(2D C/C-SiC),考察了硅粉含量对材料结构和性能的影响.实验结果表明:随着硅粉含量的增加, 材料的密度和石墨化度呈明显增加的趋势,材料的相对密度却逐渐减小,材料的弯曲强度呈现下降的趋势,但对剪切强度影响不大.在2100℃硅化处理后,材料的石墨化度由未添加硅时的21.7%增大为添加35%(质量分数,下同)时的45.2%,添加的硅与炭纤维和树脂炭反应后形成了SiC,沿炭纤维分布,材料中均不再含有自由的硅单质;当硅含量达到30%以上时,在纤维周围还有一些富碳的SiC颗粒存在.     

粘结剂种类对模压成形制备呋喃树脂类玻璃炭的影响

研究了粘结剂类型对模压成形法制备呋喃树脂基类玻璃炭性能影响.3种粘结剂分别是沥青、酚醛树脂和硼酚醛树脂作为粘结剂,含量均为30%(质量分数).采用DSC/TG研究类玻璃炭的炭化工艺,并用SEM观察其断口形貌,用排水法计算材料的密度,用检流计测定类玻璃炭的电阻率.研究结果表明:粘结剂种类对类玻璃炭的综合性能有较大影响.以酚醛树脂作为粘结剂时类玻璃炭综合性能最好,断口光滑平整,只有极少量直径＜0.2μm的孔洞,无裂纹,其密度为1.47g/cm3,电阻率为224.3μΩ·m.     

C/C复合材料特性对其摩擦磨损性能的影响

在MM-2000环-块摩擦试验机上研究了制备工艺、石墨化度、密度、纤维取向等材料特性对其摩擦磨损性能的影响。研究结果表明，采用化学气相渗透(CVI) 浸渍工艺制备并经过多次浸渍增密且石墨化后的材料具有优良的摩擦磨损特性。石墨化后试样的密度越大，其摩擦磨损性能也越好。一般情况下在载荷适中时，垂直试样的摩擦系数要大于平行试样，而体积磨损量却小于平行试样。C／C复合材料比高强石墨材料更适宜用作航空发动机轴间密封材料。