短炭纤维/树脂炭复合材料石墨化行为的研究

本文就短炭纤维/酚醛对脂炭复合材料(SCFRC)的石墨化行为进行了研究。X射线衍射结果表明,SCFRC中树脂炭的石墨化性能有较大改善,并且用较长的炭纤维制得的SCFRC中树脂炭石墨化性能的改善更为显著。探讨了炭纤维所起的作用,认为基质炭石墨化性能的改善是炭纤维抑制基质炭收缩而产生的热张应力的综合效应所产生的结果。

含Fe、Ni的CF/Cu复合材料

用连续电镀法在碳纤维上镀铜后又镀Fe、Ni,制备了镀Cu-Fe、Cu-Ni的双镀层碳纤维。用它们分别制备了CF/Cu-Fe、CF/Cu-Ni复合材料,与V_t相近的CF/Cu复合材料相比,CF/Cu-Fe,CF/Cu-Ni复合材料的电阻率和弯曲强度均有不同程度的提高。通过调整碳纤维的体积分数V_f,复合材料的热膨胀系数可以明显降低。 单向复合材料在断裂后,碳纤维没有明显拔出,CF/Cu-Ni复合材料的断口上,基体出现塑性变形,CF/Cu-Fe复合材料断口上的碳纤维表面上分布着不连续的瘤状物。 用透射电镜分析了这两种复合材料的界面结构。CF/Cu-Fe复合材料中碳纤维表面上的不连续瘤状物是多晶的Fe_3C相,CF/Cu-Ni复合材料的界面区则是Cu-Ni固溶体相。它们对碳纤维与铜基体的结合分别起着反应型和溶解型的强化作用。

用镀Cu-Fe碳纤维制备的铜基复合材料

用连续电镀法在碳纤维表面上先镀铜后镀铁,制备了镀Cu—Fe双镀层的碳纤维,研究了碳纤维与Cu—Fe双镀层的高温相容性,并用镀Cu—Fe的碳纤维制备了单向、混向铜基复合材料。测试了复合材料的弯曲强度、线热膨胀系数和电阻率。

碳纤维上碳化硅涂层的工艺研究

用热壁法在1050～1250℃的温度范围内,利用CH_3SiCl_3作原料,H_2作载气,Ar作稀释气体,在碳纤维上用化学气相沉积法(CVD)涂覆碳化硅涂层。在CH_3SiCl_3温度为19±3℃,H_2/CH_3SiCl_3为5:1,Ar的流量为2.67升/分的条件下得到均匀的碳化硅涂层。涂层的结构为β-SiC。H_2影响反应过程,从而影响产物的组成及结构。在沉积初期,涂层厚度与反应时间成正比。沉积反应的活化能为82kJ/mol。

镀Cu-Ni的碳纤维及其复合材料

用连续电镀法在碳纤维表面镀Cu后再镀Ni,制备了镀覆Cu-Ni双镀层的碳纤维,研究了Cu-Ni双镀层与碳纤维的高温相容性。并用镀Cu-Ni的碳纤维制备了Cu基复合材料,测试其弯曲强度、线热膨胀系数和电阻率。结果表明,Cu-Ni双镀层在高温下转变为面心立方的Cu-Ni固溶体,克服了在高温下Cu镀层的球化缩聚行为和Ni镀层对碳纤维的催化石墨化作用,且不影响碳纤维的拉伸强度。由于在界面上形成了可溶解微量碳的Cu Ni固溶体而增加了碳纤维与基体的结合强度,复合材料的弯曲强度显著增加,断口上的碳纤维拔出长度大为减小,复合材料的界面属于溶解结合型界面。

镀双层金属炭纤维的研究

为了克服短炭纤维/铜复合材料在高温处理后的异常膨胀,在炭纤维表面上先镀铜后镀铁、镍、铬、钛等金属镀层以形成双金属镀层(Duplex Coating)。在氩气保护下对镀层后的炭纤维进行了不同温度的热处理,并进行了力学性能测试,X射线衍射分析,扫描电镜观察。结果表明:镀铜-铁炭纤维在温度高于600℃,镀铜-钛炭纤维在温度高于700℃的热处理后强度降低,而镀铜-铬,镀铜-镍炭纤维在热处理后强度仍保持不变,除镀铜-钛炭纤维在800℃热处理后镀层发生球化缩聚现象外,其他双金属镀层则无球化现象。

碳纤维/铜基复合材料热膨胀行为的初步研究

测试和分析了热循环(20(?)300℃)中碳纤维/铜基(CF/Cu)复合材料的热膨胀行为。测定了CF/Cu复合材料在不同碳纤维含量、不同排布方向等条件下的热膨胀伸长,指出复合材料的热膨胀行为在不同温度区间的差异,主要是由于内部热残余应力的变化引起的。

硅和碳高性能高温复合材料的关键元素

前言完全由炭组成的纤维强化复合材料即碳纤维/碳复合材料（C/C复合材料）已成功地取得了高性能,作为高温极端结构部件已得到了应用。另一方面,SiC和Si3N4等的含硅陶瓷,早在数十年前就已经作为抗氧化性高的高温材料加以应用了,但严重的脆性尚未得到改善。由上述碳和石墨构成的材料最有希望作为将来的高温结构材料的候补材料。

复合材料热膨胀的一个理论模型

热膨胀是复合材料一个重要性能,从其组元的热膨胀性能来预测复合材料的热膨胀性能是材料设计等方面所必要的。在分析单向复合材料热膨胀性能的基础上,提出了一种计算混向短纤维复合材料线热膨胀系数的模型,并用碳纤维/钢复合材料的热膨胀系数的实验结果进行了验证。