快速定向扩散法CVD碳／碳复合材料艺研究

设计了一种快速制备碳／碳（简称Ｃ／Ｃ）复合材料的新工艺，借助于炉内沉积室中的定向扩散装置，并通过沿试样坯体厚度方向上的压力差，在合适的工艺参数条件下，沉积气体能快速而定向地扩散到试样坯体内部进行沉积。在对新工艺原理进行分析的基础上，运用正交设计试验法，探索了沉积温度、炉压、气体流量等工艺参数对试样沉积速度和密度的影响，确定了最佳工艺方案和稳定可靠的工艺参数。实验结果表明：用新工艺方法──快速定向扩散法化学气相沉积（ＣＶＤ）Ｃ／Ｃ复合材料周期短、成本低，效率高。     

碳/碳复合材料制备工艺及研究现状

论述了碳／碳复合材料的制备工艺，包括碳纤维的选择、坯体的成型与致密化、碳／碳复合材料的高温热处理，并介绍了碳／碳复合材料的研究现状。     

热解炭的化学气相沉积机理和组织形貌

以石油液化气作为沉积气体，在900～1300℃温度内研究热解炭在炭纤维上的沉积机理及组织形貌。研究发现：热解炭在纤维表面上通过形核、长大，大晶粒吞并小晶粒的过程，形成宏观上均匀平整而微观上呈球状突起的表面形貌。热解炭以层状微晶(主导)和球状微晶(辅助)两种模式同时生长，最终得到层状结构。在微观上热解炭由若干个的炭层组成，每一层的炭层内含有若干小的并与微晶尺寸相当的亚层。热解炭中的微晶排列不规整，层状和球状微晶均可通过位置的移动调整和脱氢来优化结构。     

新型真空熔化定向凝固装置原理研究

对真空感应熔炼与双区加热结合在一起的定向凝固装置进行了可行性研究，并研制出了一套新型真空熔化定向凝固装置，该装置兼有熔炼和定向凝固的功能，熔炼好的合金液能自动底注到定向炉内的型壳中，定向凝固部分采用了先进了双区加热技术，定向凝固结晶生长速率能在很大范围内调节。     

湿度对炭／炭材料摩擦性能影响

本文研究了炭／炭（Ｃ／Ｃ）复合材料湿态摩擦性能。考察了在湿态下刹本能量、刹车比压对化学气相沉积Ｃ／Ｃ复合材料摩擦性能的影响规律。试验结果表明：环境湿度强烈地影响着Ｃ／Ｃ复合材料的摩擦学性能，在湿态下其摩擦系数减小；随着刹车能量、刹车比压的增加，摩擦系数进一步衰减。     

碳／碳复合材料飞机刹车盘的研制

探索了碳／碳复合飞机刹车材料的制备技术。文中对总体方案进行了细致的分析，确定了稳定可靠的工艺参数，用快速定向扩散新技术通过化学气相沉积法研制了碳／碳复合材料飞机刹车盘。试验表明该复合材料刹车盘只有良好的耐磨损性能。     

碳/碳复合材料氧化及其防护性能研究

采用快速化学气相沉积新技术，在沉积210h后制备出密度为1．77g/cm^3的碳／碳（简称C／C）复合材料，对其氧化动力学进行了研究，发现氧化起始点高达672℃，在氧化线性阶段Arrenius曲线由折点为700℃的两条直线组成，对应的氧化表观活化能分别为80．121kJ/mol。氧化表面动态观察表明，氧化从C／C复合材料表面原有孔隙处开始，而且碳纤维和基本碳同时氧化，最后剩下的是在碳纤维骨架周围分布着的极不均匀的，多孔状沉积碳，并为这种材料研制出了一种氧化防护涂层，该涂层成本低廉，涂刷工艺简单，通过静态空气恒温氧化及热震实验证明，涂层防氧化效果良好，并探讨了氧化防护机理。     

碳／碳材料快速CVD工艺结构性能及应用研究

首次提出了快速化学气相沉积碳／碳复合材料的工艺模型，设计出制备碳／碳复合材料的新工艺－－快速定向扩散法。这种方法能省去常规制备方法中需多次３人反复进行的中间机加工、高温热工处理工序，缩短制备周期约达１／４，制备的碳／碳复合材料的密度达到１．８５以上。弯曲强度、弯曲模量分别高达２４５ＭＰａ、４９ＧＰａ，氧化起始点将近提高３００℃。深入研究了快速化学气相沉积碳／碳复合材料的组织特征，揭示了工艺、性能和     

含硼聚碳硅烷的制备及热解行为

为制备陶瓷产率高、高温性能优良的碳化硅(SiC)陶瓷先驱体,利用频那醇硼烷(PINB)与聚碳硅烷(PCS)的脱氢偶合反应,对聚碳硅烷进行化学改性。改变PINB与PCS的质量比(1∶20、1∶10、1∶5),制备了一系列不同硼(B)含量的含硼聚碳硅烷(PBCS)。通过傅里叶变换红外光谱分析、核磁共振氢谱分析、热重分析以及X射线衍射分析等手段研究了PBCS的组成、结构及热解行为。结果表明,通过B-H键的反应将B元素以PINB骨架形式引入PCS结构;引入B元素可以将PCS的陶瓷产率从78%提高至92%;另外,B元素的引入引起PCS的交联,PBCS的热解过程分3个阶段。同时B元素的引入抑制了SiC晶体的生长,将材料的耐温性能提高至1400℃。     

纤维种类对炭/炭复合材料微观结构和力学性能的影响(英文)

采用6 K的预氧丝和炭纤维制备预制体,通过化学气相渗积制备炭/炭复合材料。通过偏光显微镜、拉曼光谱、纳米硬度和三点弯曲等手段研究其微观结构和力学性能。结果表明,预氧丝复合材料的基体为暗层和粗糙层炭,厚度分别为1.4-2.6μm和10.2-11.6μm;而炭纤维复合材料的基体为光滑层和粗糙层炭,厚度分别为8μm和4.4μm;预氧丝纤维的模量和硬度明显小于炭纤维,同时基体的模量和硬度随消光角的增加而降低;低模量的基体和纤维导致预氧丝复合材料的拉伸强度、拉伸模量、弯曲强度和模量分别降低了14.5%-24.2%、9.7%-19.8%、7.3%-15.4%和15.1%-18.6%;但其韧性指数却提高了224%-235%,这是高含量的粗糙层炭和纤维的石墨化收缩所致;同时提出了一个三单元复合模型用来模拟复合材料的拉伸模量,模拟误差小于9.9%。