热解碳涂层的烧蚀行为

研究涂复热解碳(PC)的石墨材料的氧化侵蚀作用,对其实际应用十分重要,然而至今为止,对这样腐蚀的研究进行得还很不够。一般地说,多晶石墨的氧化速度与其孔隙度、织态结构及石墨化程度紧密相关。随着石墨化程度的提高,由O_2和CO_2引起的氧化反应的速度相应降低。在氧化反应过程中,氧化剂首先对晶体的棱状边缘进行作用。900℃左右温度时,氧化反     

碳/酚醛复合材料烧蚀行为预报方法

为研究用于钝头体高超声速飞行器热防护系统的碳/酚醛复合材料在典型服役环境下的烧蚀机制,首先,建立了烧蚀行为的数学模型,模型考虑了材料表面热辐射、固体相的温升吸热、基体热解反应吸热、高温热解气体引射、质量引射引起"热阻塞"效应、热解气体的温升和膨胀吸热等多种能量耗散机制,并利用有限元方法实现了数学模型的求解;然后,预报了在冷壁热流为400 kW·m-2、焓值为5 MJ·kg-1的气动热环境下碳/酚醛复合材料的烧蚀行为。结果表明:在受热过程中,厚度为20 mm的碳/酚醛复合材料碳化层的深度持续增加, 100 s时的表面温度达到1420 K,背壁温度为346 K,热解气体压力达10.3 atm,碳化层深度为7.50 mm。所得结论可为具有长时间大面积热防护需求的高超声速飞行器的热防护系统设计提供支持。      

碳/酚醛防热复合材料烧蚀行为的数值模拟

碳/酚醛复合材料被广泛地应用于钝头体表面,是飞行器优秀的热防护材料。为了准确地预测其烧蚀性能,本文从复合材料的组成物纤维和基体的角度出发,基于能量、质量守恒和热分解方程,考虑了烧蚀过程中材料热属性的非线性变化和烧蚀面的退缩,分别计算了纤维和基体的烧蚀性能,预测了烧蚀过程中防热复合材料的温度分布、密度变化、质量损失规律及热属性和线烧蚀率等。结果表明：碳/酚醛复合材料的烧蚀是各种因素相互作用、相互影响的高度非线性过程;烧蚀过程中材料结构具有不均匀的温度分布,烧蚀面区域材料密度衰减最大并且材料的质量损失和损失率几乎呈线性增加;纤维和基体的烧蚀行为存在明显差异,分别预测两者的烧蚀性能,可以为热防护材料的设计提供更加准确的参考和依据。     

纳米碳增强碳/酚醛材料的界面结构分析

研究了纳米碳粉强化后的碳/酚醛(C/Ph)复合材料的界面结构,分析了纳米碳粉对碳/酚醛复合材料的界面结构的影响,结果表明,纳米碳粉能有效改善碳化后的碳/酚醛材料的界面结构,界面裂纹宽度明显下降.     

发动机曲轴轴瓦磨损烧蚀的影响因素分析

主要论述发动机曲轴轴瓦磨损烧蚀的产生机理,结合实例对其影响因素进行深入分析,并提出一些解决措施。同时也给汽车维修企业在处理类似故障时提供可借鉴的方法。     

金属杂质对高硅氧纤维/酚醛复合材料烧蚀性能质量影响

采用氧-乙炔烧蚀试验方法研究了高硅氧/酚醛复合材料搀杂金属杂质的烧蚀性能,并采用扫描电镜对烧蚀后复合材料的表面形貌进行了分析测试.结果表明:复合材料的烧蚀率随着金属杂质尺寸的增大、数目增多而增加,随着夹杂位置H1增大而减小;搀杂大尺寸金属杂质的高硅氧纤维纱/酚醛复合材料烧蚀后表面有一个很深的凹坑,凹坑底部的高硅氧纤维几乎裸露,凹坑的上边缘出现明显的横向裂纹.     

碳基复合材料烧蚀性能研究

利用以星型交流电弧加热器为核心的地面模拟系统对碳基复合材料再入过程中的烧蚀性能进行了模拟,并通过材料表面温度测量、图像采集和发射光谱在线检测等手段对烧蚀过程实时监测,为确定碳基复合材料的烧蚀机理,表征材料使用性能及材料优化设计提供必要的理论基础.     

ZrB2和POSS对碳布/酚醛复合材料烧蚀性能的影响

以ZrB2为改性剂,采用热压工艺制备了碳布/酚醛复合材料,通过氧/乙炔烧蚀实验对复合材料的烧蚀性能进行了研究,利用扫描电镜和能量色散谱仪对复合材料烧蚀形貌和成分进行了分析。结果表明:经氧/乙炔焰烧蚀后,在复合材料表面形成了一层陶瓷层,其质量烧蚀率为0.04585g/s,线烧蚀率为-0.013mm/s,经二次烧蚀后,复合材料的质量烧蚀率为0.0096g/s。当ZrB2和POSS配合使用改性碳布/酚醛复合材料时,碳布/酚醛复合材料的质量烧蚀率可达0.025g/s,二次质量烧蚀率可达0.0089g/s。     

碳化铪含量对C/C复合材料喉衬烧蚀性能的影响

将炭毡浸渍于饱和的HfOCl2.8H2O乙醇溶液中,经600℃热处理形成HfO2/C复合材料,然后采用热梯度化学气相沉积工艺在2100℃进行致密化和石墨化处理使HfO2转化为HfC而得到碳化铪(HfC)改性、整体炭毡增强的炭/炭(HfC-C/C)复合材料整体喉衬。利用小型固体火箭发动机试车台装置,在7MPa、3200℃烧蚀3s以测定HfC含量对喉衬烧蚀性能的影响。结果表明,HfC质量分数为5.7%的HfC-C/C喉衬线烧蚀率减小了25.2%;HfC质量分数为8.7%的HfC-C/C喉衬线烧蚀率减小了49.6%。同时,当HfC质量分数为5.7%时,HfC-C/C喉衬出现了以恒定线烧蚀率为特征的稳态烧蚀阶段,且该阶段的持续时间随HfC含量的增加而增加。     

风电叶片用碳梁直线度的影响因素研究

拉挤工艺因其效率高、成本低、重复性好、便于连续化生产等优点,在风电叶片用碳梁中广泛使用。在碳梁的生产过程中,直线度不良是影响碳梁合格率的一项关键因素。通过对实际生产过程中9条碳梁生产线中的各项工艺参数进行分析,确定拉挤工艺中碳纤维含量、纱架角度、夹持数量、固化程度等关键特性对碳梁直线度的影响程度。     

制样工艺及环境湿度对酚醛石英纤维混编织物拉伸性能的影响

为更科学有效地表征酚醛石英纤维混编织物的拉伸性能,研究了混编织物拉伸试样的制样工艺及实验条件对拉伸性能测试结果的影响。分别通过优化试样裁剪拆边方式、调整涂胶方式及胶黏剂用量、改进加强片粘贴方式等获得新的制样工艺,同时考察试样状态调节的环境相对湿度对拉伸性能的影响。实验结果表明,相比于传统制样工艺,新制样工艺制得的试样经向、纬向拉伸断裂强力测试结果均提高约72%,且整体检测效率提高1倍,分析其原因主要在于新制样工艺下试样端部加强片粘接更加均匀牢固,使得试样中沿加载方向的纤维更能同时承载,且拉伸对中性显著提高。另外,试样状态调节的环境湿度在一定范围内对酚醛石英纤维混编织物拉伸断裂强力存在较大的影响,即当环境湿度超过30%后,试样经向、纬向拉伸断裂强力均显著下降,相比于20%相对湿度,60%相对湿度时试样经向、纬向拉伸断裂强力下降幅度分别达到11.1%和7.2%,分析其原因主要是由于酚醛纤维作为有机纤维,其分子结构中含有酚羟基、酰胺基团等亲水基团,促使纤维长链分子间起滑移作用而导致纤维内部大分子聚合度降低,从而导致断裂强力降低。因此,本工作提出的新制样工艺能够更科学有效地表征酚醛石英纤维混编...     

固体冲压发动机环境下C/C-SiC喷管的烧蚀行为及重复性使用分析

为探索C/C-SiC喷管在固体冲压发动机工作环境下烧蚀行为及重复使用的可行性,对固冲发动机C/CSiC复合材料喷管内层进行研究。研究结果表明:C/C-SiC复合材料喷管能够适应固体冲压发动机富氧、长时间的工作环境;C/C-SiC复合材料喷管收敛段的厚度有所下降,以热化学烧蚀和热机械侵蚀为主;喉部的厚度未发生明显变化,以热化学烧蚀为主;扩张段的厚度未发生变化,只有轻微的氧化。喷管内层的环向弯曲强度和轴向弯曲强度较试验前均有所降低,收敛段下降较多,而扩张段下降较少,但仍能满足重复使用要求;应对试验后喷管内层再进行分区化学气相沉积SiC涂层,提高喉部上游的抗氧化性能,提高其重复使用时的工作可靠性。     

高温炭化处理对三维五向碳/酚醛编织复合材料拉伸性能的影响

对未经炭化和经不同温度炭化处理后的三维五向碳/酚醛编织复合材料进行了纵向和横向拉伸实验, 获得了拉伸应力-应变曲线, 并确定了材料的拉伸强度、 拉伸模量、 破坏应变和泊松比等主要力学性能, 分析了这类材料经不同温度炭化处理后拉伸力学性能的变化规律。对试件拉伸实验后的破坏断口进行了宏观和微观分析, 探讨了材料的变形和破坏机理。实验结果表明: 随炭化处理温度的增加, 三维五向碳/酚醛编织复合材料的纵向、 横向拉伸强度和拉伸模量均呈先降后升的趋势, 存在一个转折温度, 超过该温度, 材料的拉伸强度和拉伸模量从下降变为上升, 但拉伸模量的变化幅度较小; 但是, 随着炭化温度的升高, 材料的破坏应变是逐渐降低的。通过形貌观察和树脂热分解机理分析, 认为在不同的炭化处理温度下, 材料的细观组织结构演变存在明显的差异, 因此造成了材料力学性能的变化。      

连铸用铝碳耐火材料微结构调控研究进展

铝碳耐火材料是连铸高温功能部件的常用材料之一,但随着钢铁连铸技术的不断发展,传统材料已不能满足要求。因此研究者常通过对原料的设计和工艺参数的优化使耐火材料在一定温度下具有特定的碳质原料自身结构、衍生碳结构和原位生成陶瓷相结构,即通过微结构调控的方法使材料具备良好的力学性能和抗热震性能,从而使铝碳功能部件适应连铸技术的发展需要。铝碳耐火材料的碳质原料结构按照特征可分为宏观片状、蠕虫状、纳米球状、管状等众多类型。研究表明,虽然具体机制不同,但这些特殊结构的存在通常对材料抗热震性能的提升有一定积极作用。衍生碳结构根据产生途径可分为残留的碳原子聚集体和气相沉积而成的新碳结构。对于酚醛树脂产生的碳原子聚集体,其本身难以石墨化,因此研究主要集中在催化石墨化方向。对于气相沉积碳,因为其生成常需要催化剂,所以研究主要集中在催化剂的催化机理及其对沉积碳结构的调控方向。而研究亦发现石墨化碳和气相沉积碳的存在往往有利于材料力学性能和抗热震性能的提升。原位生成陶瓷相结构依据控制因素可分为遗传控制和条件控制两类。前者结构与反应物原结构类似,受限制较大。而后者结构受工艺条件的影响更显著,更满足微结构调控的需要。一...     

发动机清洁度影响因素分析及其管控措施

随着经济社会的快速发展,居民可支配收入的不断增加,汽车消费业也取得了长足的发展。发动机作为汽车的引擎,是汽车的核心构件,发动机的保养是汽车保养中的一个重点环节。然而发动机的清洁度对发动机的影响是巨大的,为了提高发动机的维修质量、延长发动机修理的大修间隔历程、延长汽车发动机的使用寿命,我们需要对汽车发动机的清洁度加以管理和控制。为此,本文将从清洁度对汽车发动机使用寿命的影响入手,通过分析汽车发动机清洁度指标、影响汽车发动机清洁度的因素等方面,提出了汽车发动机清洁度的控制与管理措施,希望对我国汽车行业的发展具有借鉴性的意义。     

影响碳/金属复合材料导热性能的主要因素探讨

碳/金属复合材料在充分发挥增强体高导热、低热膨胀等优异性能的同时,还结合了金属材料易成形性等特点,成为近年来新型热管理材料的研究热点之一。目前,高性能导热复合材料仍存在一些关键问题亟待解决,如:碳材料与金属基体之间的界面调控、材料在制备过程中易产生微观裂纹等缺陷以及增强体空间排布的优化设计等。本文介绍常用高导热碳/金属复合材料的制备方法,并对影响金属基复合材料导热性能的因素及相应的改进措施进行了深入探讨。     

增材制造用金属粉末材料的关键影响因素分析

通过分析增材制造过程中各因素的影响作用,提出材料是制约我国增材制造技术的主要问题,对增材制造用粉末材料的特点进行了解析,以期为解决我国增材制造用粉末的研发提供参考。     

烟用内衬纸 VOCs与重金属影响因素分析

目的从生产工艺、产品类型等方面分析影响烟用内衬纸VOCs、重金属含量的程度。方法采用气相色谱/质谱联用法和电感耦合等离子体质谱法,对9种类型烟用内衬纸的18种VOCs和6种重金属进行检测。结果产品类型的不同对烟用内衬纸VOCs含量具有明显的影响,尤其是醇类物质,印刷类内衬纸高于未印刷内衬纸1倍以上,同时,随着印刷色数的增加,VOCs含量也成正方向增加;油墨和其他辅助材料对内衬纸重金属含量也有一定影响,尤其是铬(Cr)和铅(Pb)的含量,真空镀铝(转移)内衬纸仅是真空镀铝(直镀)内衬纸和复合铝内初纸的约50%和10%。结论不仅是基纸,而且油墨和辅助材料对内衬纸VOCs和重金属含量也有一定程度的影响。