表面硅化对C/C复合材料组织结构的影响

采用表面固相渗硅工艺在C/C复合材料表面制备SiC涂层 ,研究了制备工艺对涂层和C/C复合材料组织结构的影响。结果表明 :硅化反应时间对C/C复合材料的SiC涂层厚度影响不大 ;C/C复合材料组织中热解碳基体与碳纤维相比 ,更易与Si反应生成SiC ,说明碳纤维的稳定性高于热解碳 ,Si通过界面和材料缺陷扩散深入基体内部。     

（SiCp＋C）／MoSi2复合材料的组织结构及力学性能

通过热压烧结工艺制得了(SiCp+C)/MoSi2复合材料,分析了材料的组织结构、室温和高温力学性能.结果表明(SiCp+C)/MoSi2复合材料主要由MoSi2(大量)、a-SiCp(大量)、Mo5Si3(多量)和β-SiC(少量)组成,密度为5.12g/cm3,相对密度为91%;增强相的粒径＜30μm,体积分数为39%.材料室温硬度、抗弯强度和断裂韧性分别为12.2GPa,530MPa和7.2MPa@m1/2;在800℃的维氏硬度为8.0GPa,1200℃和1400℃的抗压强度分别为560MPa和160MPa.与非增强MoSi2相比,材料的各种力学性能都有大幅度的提高.     

热处理对C／C复合材料Mo-Si-N系涂层抗氧化性能的影响

以Mo粉和Si粉为原料，采用熔浆法在氮气环境中制备了C／C复合材料的Mo．Si—N系抗氧化涂层，并对涂层1400℃预氧化热处理前后的组织结构和氧化行为进行了研究。结果表明，Mo．Si—N涂层除具有与Mo．Si系涂层相同的SiC底层和MoSi2／Si主结构层外，还形成了厚度不均匀的Si3N4／SiC／Si表面层。Mo-Si—N系涂层具有1400℃稳定抗氧化能力和1450℃长时间氧化防护潜力；经1400℃预氧化热处理后，涂层的最高抗氧化温度达到了1500℃，氧化12小时后重量损失率小于1wt％。     

C／C坯体对RMI C／C—SiC复合材料组织的影响

以PAN基炭纤维（Cf）针刺整体毡为预制体，用化学气相渗透（CVI）、浸渍炭化（IC）方法制备了不同炭纤维增强炭基体的多孔C／C坯体，采用反应熔渗（RMI）法制备C／C—SiC复合材料，研究了渗Si前后坯体的密度和组织结构。结果表明：不同C／C坯体反应溶渗硅后复合材料的物相组成为SiC相、C相及单质Si相；密度低的坯体熔融渗硅后密度增加较多；密度的增加与开口孔隙度并不是单调增加的关系，IC处理的坯体开口孔隙度低，但渗硅后复合材料的密度增加较多；IC坯体中分布分散的树脂C易与熔渗Si反应，CVI坯体中的热解C仅表层与熔渗Si反应，在Cf和SiC之间有热解C存在；坯体密度相同时，IC处理的坯体中SiC量较多，单质Si相含量少且分散较好，而CVI坯体中SiC量较少，单质Si相的量较多；制备方法相同时，高密度的C／C坯体，渗硅后C相较多。     

C／C复合材料抗烧蚀TaC涂层的制备

报道1种制备C／C复合材料抗烧蚀TaC涂层的新技术。用红外光谱、XRD及SEM分析和表征醇基钽膜，用XRD和SEM分析和表征TaC涂层。制备出的醇基钽是非晶态结构，在C／C复合材料上将这种凝胶铺展形成致密的多层膜。在石墨化炉中多层膜被转化为TaC涂层。在1200℃时，形成的涂层中含有TaC和Ta2O5。高于1400℃时涂层中只有TaC存在。1600℃时所形成的涂层是1种连续致密的层状结构，1400℃时所形成的涂层是1种多微孔的网状结构。     

2％C／MoSi2复合材料的组织结构与性能

采用热压烧结工艺制得了2％C／MoSi2（质量分数）复合材料,并测定了材料的显微组织和结构、室温和高温力学性能、耐磨性能以及电阻率。结果:C／MoSi2复合材料由大量的MoSi2、多量的Mo5Si3和少量的β－SiC组成,其硬度Hv为1060,抗弯强度为470MPa,断裂韧性为5．12MPa.m^1/2,800℃的硬度Hv为750,1200℃的抗压强度为450MPa,1400℃的抗压强度为142MPa;在Al2O3和SiC磨盘上表现出优异的耐磨性能,材料的电阻率为349n.m。与纯MoSi2相比,2％C／MoSi2复合材料在硬度、抗弯强度、断裂性、高温抗压强度、弹性模量和耐磨性能等方面都有较大的提高。     

热循环对SiCp／MoSi2复合材料性能的影响

研究了热循环ＳｉＣｐ／ＭｏＳｉ２复合材料抗弯强度和断裂韧度的影响，并测定了材料的宏观残余应力，实验材料是用热压方法制备了ＭｏＳｉ２和不同体积百分数（１０，２０，３０ｖｏｌ％）ＳｉＣｐ增强ＭｏＳｉ２复合材料，实验结果表明，复合材料的抗弯强度和断裂韧度都随ＳｉＣ含量的增加而增加，经过热循环以后，四种材料的抗弯强度都有不同程度的增加，而断裂韧度则下降约２０％左右，这是由于材料经过热循环以后，造成ＳｉＣｐ     

C／C复合材料Mo-Si-N抗氧化涂层的制备

在C／C复合材料表面采用熔浆法制备Mo—Si系涂层的烧结过程中通入氮气，开发了Si3N4．MoSi2／Si—SiC（Mo-Si-N系）多层抗氧化涂层，并初步考察了涂层的抗氧化性能。结果表明，多层涂层的致密性主要受制于起始氮化温度。只有在Si熔点以上通入氮气，才能获得致密无缺陷的涂层。多层涂层的底层为SiC，外层为Si3N4，中间层为MoSi2／Si。这种多层涂层的抗氧化性能与涂层中MoSi2的含量有关；MoSi2含量为30％（体积分数，下同）和40％时，与真空中合成的Mo-Si涂层相比，高温抗氧化性能显著改善，抗氧化温度提高到1400℃～1450℃。     

WC／Co—B4C复合材料的组织结构及力学性能

在B4C基体中掺入不同含量的WC／Co（其中WC的质量分数为94％，Co为6％），采用热压烧结法得到了高致密弯曲强度和断裂韧性分别为453MPa和8．7MPa.m^1/2，利用XRD，SEM，TEM分析了复合材料的物组组成及显微组织，研究了不同含量的WC／Co对复合材料力学性能的影响，并探讨了复合材料的增韧机制，分析认为，复合材料致匠提高是强度提高的主要原因；热膨胀系数失配产生的残余应力场是武赋予材料高韧性的主要增韧机制，同时微裂纹的存在也是材料韧性提高的原因。     

SiC纤维表面改性对SiCw／Al复合材料界面强度的影响

用ＳｉＯ２，Ｃ对ＳｉＣ纤维进行表面处理后制备成ＳｉＣｗ／Ａｌ复合材料，对其拉伸形变断裂过程的声发射行为进行了研究，并测定了纤维断裂强度和纤维基体间的界面切变强度。结果表明界面切变强度，纤维断裂强度和界面性能对纤维的表面处理十分敏感，富ＳｉＯ２处理的ＳｉＣ纤维的界面性能得到改善，而富碳处理的界面变脆。     

(SiC_p C)/MoSi_2复合材料的组织结构及力学性能

通过热压烧结工艺制得了 (SiCp C) /MoSi2 复合材料 ,分析了材料的组织结构、室温和高温力学性能。结果表明 :(SiCp C) /MoSi2 复合材料主要由MoSi2 (大量 )、α SiCp(大量 )、Mo5Si3(多量 )和 β SiC(少量 )组成 ,密度为 5 .12g/cm3,相对密度为 91% ;增强相的粒径 <3 0 μm ,体积分数为 3 9%。材料室温硬度、抗弯强度和断裂韧性分别为 12 .2GPa ,5 3 0MPa和 7.2MPa·m1/ 2 ;在 80 0℃的维氏硬度为 8.0GPa ,12 0 0℃和 14 0 0℃的抗压强度分别为 5 60MPa和 160MPa。与非增强MoSi2 相比 ,材料的各种力学性能都有大幅度的提高     

挤压加工对SiCp／AI复合材料组织和性能的影响

开展了挤压加工对SiCp/AI复合材料组织和力学性能的实验研究。结果表明：挤压加工有助于提高SiC颗粒分布的均匀性,挤压棒料中的SiC颗粒在挤压方向上定向、有序地排列,呈现出带状组织的特征;挤压加工还可以消除SiCp/AI复合材料毛坯中的显微疏松缺陷,改善铝合金基体对SiC颗粒损伤的容限性能,从而大幅度地提高复合材料的强度和塑性,     

C／C复合材料

中国科学院金属研究所从1972年起，在国内率先开展化学气相渗(CVI)工艺研究，成功地制备出C／C、C／SiC等多种热结构复合材料，完成国家大量军工任务，多次获得国家各种奖励，其中包括国家科技进步二等奖和科学院科技进步一等奖。近年来在完成国家863计划中又发明了直热式化学气相渗技术(HCVI)，使工艺周期从原来的1000多小时缩短至20—30小时，材料成本下降到原来的1／3～1／5，为我国C／C材料的产业化开辟了广阔前景，在此基础上金属研究所已建成了年产2000多公斤的C／C材料生产线，并有批量产品投放市场，深得广大用户的信赖与欢迎。     

混杂C／C复合材料的烧蚀性能

利用等离子体火炬为高温热源，研究了混杂C／C复合材料的烧蚀性能。结果表明：随着烧蚀区域从火焰中心到边缘的变化，材料的烧蚀特性从中心区域的以热力学烧蚀为主向靠近边缘区域的以热化学烧蚀为主过渡；碳基体和碳纤维的抗热力学烧蚀性能相当，而碳纤维的抗热化学烧蚀特性则明显优于碳基体。     

C／C复合材料的导热系数

用热物性综合测试仪测定了不同热处理温度下Ｃ／Ｃ复合材料的导热系数，通过Ｘ射线衍射石墨化度的测定及晶粒尺寸计算，分析了材料的材质。进一步讨论了热处理温度、石墨化度与导热系数之间的关系。表明试样中存在性质不同的３个组元，随热处理温度的升高，平行于碳纤维长向的导热系数值从２２００℃的１４７Ｗ／ｍ·Ｋ升高到２８００℃的１８０Ｗ／ｍ·Ｋ左右，而垂直方向从相应的４９Ｗ／ｍ·Ｋ升高到７０Ｗ／ｍ·Ｋ。     

C/C复合材料表面铱涂层的研究

采用双辉等离子技术分别在抛光、氧化和高温热处理的C/C复合材料表面制备贵金属铱涂层。C/C复合材料和铱涂层的表面微观结构通过扫描电镜观测。结果表明:在抛光的C/C复合材料表面获得沉积较好、覆盖良好的铱涂层,但铱涂层表面出现微裂纹。微裂纹出现是由于较高沉积温度下涂层与基体之间的热膨胀系数不匹配导致的。氧化和高温热处理的C/C复合材料基体表面出现较大间隙和缺陷,铱涂层没能完全覆盖其表面,需多次沉积填满这些缺陷。     

二硅化钼涂层对碳化硅电热元件高温抗氧化性能的影响

采用MoSi2粉末自烧结方法，在SiC电热元件表面制备一层致密的MoSi2高温抗氧化涂层，并对其高温抗氧化性进行测试。抗氧化试验在空气中1500℃炉温下进行118h和32次热循环，结果表明，带有MoSi2涂层的试样表面致密光洁，且试样抗氧化性能随MoSi2涂层厚度增加。SEM和EPMA显微分析表明，MoSi2涂层与SiC基体结合较好，没有起层和剥落，涂层中Mo分布均匀，损失约为20％。     

B_4C粒度对45钢基表面复合材料组织的影响

研究了Ti、B_4C和Ti-Fe混合粉体系自蔓延高温合成制备金属基复合材料时,B_4C粉粒度对复合材料组织的影响。结果表明,B_4C粉末粒度减小,有利于促进高温钢液点燃合金粉末预制块中的各组元,使得各组元的反应充分;生成的TiC和TiB_2增强颗粒的数量也随着增加,且尺寸呈现趋于细小的趋势。当B_4C粉末粒度为500目时,复合材料距离复合层外表面0.5 mm处的硬度为1 693 HV。     

包埋添加剂对 SiC-ZrC 涂层 C / C 复合材料结构和性能的影响

目的研究不同氧化物添加剂对Si C-Zr C涂层C/C复合材料相组成、微观结构和抗氧化性能的影响。方法采用包埋法,分别以Al2O3,B2O3和Mg O作为添加剂,制备Si C-Zr C涂层C/C复合材料,分析相组成及微观结构,考察复合材料在1000~1550℃静态空气气氛中的抗氧化性能。结果以Al2O3作为包埋添加剂制得的涂层致密,而以Mg O为添加剂制得的涂层较疏松。在1000~1550℃的静态空气气氛中,随着氧化温度的升高,以Al2O3为添加剂制得的复合材料失重率逐渐减小,在1550℃氧化1 h后仅为1%;以B2O3和Mg O为添加剂制得的复合材料失重率逐渐增加,在1550℃氧化1 h后分别达到15%和36%。结论与B2O3添加剂相比,Al2O3和Mg O添加剂更能促进包埋粉料的扩散。以Al2O3作为包埋添加剂制得的Si C-Zr C涂层C/C复合材料具有较好的高温抗氧化性能。     

制动过程中热应力对C/C复合材料磨损表面形貌的影响

以炭纤维针刺整体毡为预制体,经化学气相渗透和树脂浸渍增密方式得到C/C复合材料。采用有限元分析软件,模拟飞机在正常着陆条件下,刹车盘在制动过程中的热应力分布,并研究热应力对C/C复合材料磨损表面形貌的影响。结果表明:热应力是由于摩擦热的不均匀分布引起的。在摩擦表面外径处温度较高,产生的热应力较大,最大值约为3.15 MPa;而在靠近内径处温度较低,热应力较小,约为1.78 MPa。内、外径处热应力的差异导致磨损表面具有两种不同的组织形貌;靠近外径处的磨损表面比较粗糙,摩擦膜不完整,颜色暗淡,为暗带的组织形貌,摩擦性能较差;而靠近内径处的磨损表面光滑,摩擦膜连续稳定,颜色明亮,为亮带的组织形貌,摩擦性能较好。