大同煤在等离子体热解中生成HCN和NH_3的研究

对大同煤中氮在等离子体反应器内的转化进行了研究,考察了输煤速率、输入功率和反应气氛等实验条件对HCN和NH3生成的影响,同时基于G ibbs自由能最小原理,计算了C-H-O-N的热力学平衡组成.实验和计算结果表明:煤中氮在等离子体中主要以HCN形式存在,也有少量氮转化为NH3.随着温度的升高,理论计算得到HCN的产率逐渐增大而NH3的产率逐渐降低,而实验结果却显示HCN和NH3的产率逐渐升高.在纯Ar等离子气氛中随供煤速率的增加,HCN的产率呈先增大后减小的趋势,NH3的变化趋势相反;随反应器输入功率的提高,HCN和NH3的产率逐渐增大.H2的引入有利于HCN和NH3的生成,CO2降低了HCN和NH3的产率,而O2有利于NH3的生成,但也促进了HCN的进一步转化.

先进碳/碳复合飞机刹车材料关键技术研究和应用进展

先进碳/碳复合材料是我国大型飞机和高性能军机的关键刹车材料,应针对预制体用关键原材料的自主生产、新型快速和大批量致密化、复合材料性能调控等急需解决的、共性关键技术问题继续进行深入研究,确立发展目标,研究发展策略,制订发展规划。

煤在H_2/Ar等离子体热解过程中脱氮脱硫的研究

对几种中国煤在H2/Ar等离子体热解过程中的脱氮脱硫进行了实验研究,结果表明:煤中氮在H2/Ar等离子体热解过程中主要以HCN形式存在,也有少量氮转化为NH3,脱氮率最高达50%;HCN的产率随煤种和输煤速率的变化而变化,NH3的产率随输煤速率的增大变化不大,与煤种没有一定的对应关系;HCN的产率大于煤常规加氢热解,而NH3产率(<1.5%)则相反;煤中氧含量较高时,HCN和NH3的产率较低;煤中硫转化生成的H2S产率随输煤速率的变化而变化,脱硫率最高达60%左右,煤等离子体热解反应后得到的焦样n(N)/n(C)和n(S)/n(C)都小于原煤.

炭/炭复合材料等温CVI工艺计算机模拟的应用

评述了计算机模拟技术在炭/炭复合材料制备工艺中的应用,主要论述了在模拟等温CVI工艺中经常使用的单孔模型、孔隙模型和有限差分模型,分析了单孔模型在模拟微观过程的应用,孔隙模型和有限差分模型根据预制体的几何形状和结构特征选用的理论依据和可行性,并在此基础上对该领域的发展提出了若干建议。

液相法快速制备炭/炭复合材料的动力学及微观结构研究

以航空煤油为前驱体,普通炭毡为预制体,采用液相法快速制备出了炭/炭(C/C)复合材料(150mm×80mm×15mm),系统压力:0.1MPa,沉积温度:980～1180℃。对制备过程的动力学及微观组织结构进行了研究,并初步提出了以航空煤油为前驱体的液相法的沉积模式。研究结果表明:其表观活化能为30.31kJ/mol,沉积速率最快可达0.222g·cm-3·h-1,比传统等温CVI工艺快了近2个数量级;致密化初期,沉积过程受控于化学反应动力学,沉积速率很快,而在致密化中、后期,由于反应气体的传输受到限制,且预制体的表面活性位增加,沉积速率下降,试样的沉积主要包括其内部孔隙的致密和外表面的沉积两部分;沉积温度对致密化过程起着很重要的作用,在1080℃,样品的沉积过程受传输限制的影响最小,孔隙沉积速率最大,可以在10h内将样品的密度从0.167g/cm3提升到1.7g/cm3,致密化结构最均匀,且以RL组织为主,沉积温度偏低或偏高都会降低其沉积速率,且有SL及ISO组织生成。

基于模板法制备石墨基泡沫炭材料及其性能研究

本文采用天然鳞片石墨为主要原料,分别以沥青、氯化钠作为结合剂和模板剂,通过模板法制备得到5种石墨化泡沫炭材料。采用XRD衍射、激光导热仪、SEM和电子万能试验机等测试方法研究了粘接剂含量对多孔泡沫炭材料晶相显微结构、显气孔率和抗压性能的影响。多孔泡沫炭材料吸收液态石蜡后制备得到复合相变炭材料,通过热导率的测试表征了泡沫基炭及其相变材料的热导率,分析了多孔结构对热导率的影响。实验表明:基于模板法制备的泡沫基石墨炭中的孔隙是由模板剂溶出、石墨初始堆积以及沥青高温炭化气体形成的通道所构成的,制备过程中没有发生化学变化;粘接剂的添加量为1.8 g时,试样的显空隙率较高,但是抗压强度较低;5种试样的热导率为0.09~0.12 W/(m·K),当沥青加入量为2.4 g时,得到最大的热导率为0.12 W/(m·K);抗压强度随着粘接剂的增多而呈降低趋势。通过泡沫炭封装石蜡的热导率测试表明该泡沫炭可以作为相变储热材料。

基于磁控溅射技术的碳基电磁屏蔽材料

利用磁控溅射技术在碳纤维表面沉积铜膜制备了高效的电磁屏蔽材料,并通过调整磁控溅射时间和碳纤维单向布铺层层数,分析了磁控溅射改性方式和铺层层数对碳纤维织物及其复合材料电磁屏蔽性能的影响。结果表明,磁控溅射碳纤维表面铜膜沉积有利于碳纤维电磁屏蔽性能的改善。经磁控溅射改性处理后,碳纤维电磁屏蔽效能最小提高了37.73%,且电磁屏蔽性能随着磁控溅射时间的延长而增强,但碳纤维电磁屏蔽效能增加率则随磁控溅射时间的增加而逐渐减小。增加碳纤维织物铺层层数有利于碳纤维织物集合体电磁屏蔽性能的改善,但织物层间的不连续性对织物集合体电磁屏蔽性能起消极作用。环氧树脂经碳纤维复合后,电磁屏蔽效能显著增强,增加了约30 dB,但由于环氧树脂对碳纤维的包覆性能,影响了复合材料对电磁波的屏蔽效果,不随碳纤维复合材料中碳纤维织物铺层层数的增加和改性碳纤维导电性能的增加而增强。

竹纤维/废弃聚乙烯复合材料力学性能研究

采用热压成型法制备了竹纤维/废弃聚乙烯(PE)复合材料,研究了偶联剂和竹纤维含量对复合材料力学性能的影响,通过扫描电镜观察偶联剂处理前后竹纤维表面形貌变化,并通过高清显微镜观察了复合材料冲击后的断裂形貌。结果表明:随着竹纤维含量的增加,竹纤维/废弃PE复合材料的拉伸性能先下降后上升,弯曲性能和冲击性能先上升后下降;偶联剂改性处理对竹纤维与废弃PE界面黏合性、相容性和黏结强度的改善作用明显;未改性和改性后复合材料中竹纤维和PE的质量比分别为9∶3和6∶3时,拉伸性能最好,拉伸强度分别为19.09 MPa和21.10 MPa,未改性和改性后复合材料中竹纤维和PE的质量比为7∶3时,弯曲性能和冲击性能最好,弯曲强度分别为29.94 MPa和34.96 MPa,冲击强度分别为11.94 kJ/m^(2)和15.13 kJ/m^(2)。

芳纶包覆碳纤维增强环氧树脂的轴向压缩性能研究

采用缠绕法制备了芳纶长丝包覆碳纤维束,利用真空辅助树脂转移成型法制备了包覆碳纤维增强环氧树脂。通过电子万能试验机测试了复合材料的轴向压缩性能,研究了长丝缠绕方式、包覆密度和碳纤维束的数量对试样压缩强度及破坏模式的影响。结果表明,芳纶包覆能够提升碳纤维复合材料的压缩强度,随着芳纶长丝包覆密度的增加,压缩强度逐渐增加;相比较单向缠绕包覆方式,芳纶长丝双向缠绕包覆能够进一步提升复合材料的轴向压缩强度;增强纤维束的数量会影响纤维屈曲状态,进而使得纤维复合材料的压缩强度进一步提升。

炭/炭复合材料快速制备工艺研究进展

综合评述国内外研制的几种快速制备工艺:快速定向流动CVI工艺、压力强制流CVI工艺、复合感应加热热梯度CVI工艺、液相气化CVI工艺和直热CVI工艺等,阐述了其快速制备炭/炭复合材料的工艺原理和主要研究成果,并分析了目前炭/炭复合材料快速制备工艺研究中存在的问题及发展趋势。