高韧性炭/炭复合材料的制备及研究

C/C复合材料是一种高性能新型复合材料,但是脆性大、韧性差的缺点限制了其广泛应用。因此,本研究利用化学气相渗透(CVI)法,设计并制备了三种C/C复合材料,基体炭分别为粗糙层、光滑层以及粗糙层/各向同性层带状结构热解炭,研究了C/C复合材料的微观结构、沉积机理、断裂行为和增韧机制。结果表明,三种C/C复合材料的抗弯强度分别为189.1、191.5、233.5 MPa。粗糙层和带状结构炭基体的C/C复合材料为假塑性断裂,而光滑层炭基体的C/C复合材料则是明显的脆性断裂。与粗糙层炭基体的C/C复合材料相比,带状结构炭基体的C/C复合材料通过不同结构热解炭之间的界面滑动,使得应变量增加了约70%,韧性得到了提升。因此,通过控制CVI工艺参数,实现带状结构热解炭制备,可以有效优化C/C复合材料的韧性。

CeO_(2)/MoSi_(2)改性ZrB_(2)-SiC陶瓷的烧结性能及耐烧蚀性能

无压烧结ZrB_(2)-SiC陶瓷可制备复杂形状构件,但致密化难且耐烧蚀性能有待提高,因此亟需研究能够改善陶瓷致密化的有效烧结助剂。本文采用CeO_(2)和MoSi_(2)为烧结助剂,在1850℃无压烧结1 h条件下制备了ZrB_(2)-SiC陶瓷,研究了CeO_(2)和MoSi_(2)对ZrB_(2)-SiC陶瓷烧结性能和耐烧蚀性能的影响。结果表明,当5%(体积分数)的烧结助剂中CeO_(2)和MoSi_(2)体积比为1∶1时,ZrB_(2)-SiC陶瓷的烧结性能、耐烧蚀性能最佳。烧结助剂在烧结过程中形成Ce-Mo液相,陶瓷颗粒在液相的表面张力下重排和传质,Ce-Mo液相促进陶瓷颗粒在毛细力下形成烧结颈,填充于陶瓷颗粒的间隙中,并在降低陶瓷晶粒的晶界能时促进致密化进程,最终获得无压烧结密度为5.02 g/cm^(3)、相对密度为89.71%、维氏硬度为14.04 GPa的ZrB_(2)-SiC陶瓷。相对于未添加烧结助剂时,实际密度提高了53%,维氏硬度提高了43%。在烧蚀过程中,烧结助剂适量补充SiO_(2)后可促进黏度适宜的玻璃相自愈合,并提高ZrO_(2)的稳定性,使ZrB_(2)-SiC陶瓷具有最好的耐烧蚀性能,此时ZrB_(2)-SiC陶瓷质量烧蚀率为-1.62 mg/s,线烧蚀率为0.33μm/s。

基于校企联合培养模式的研究生实践创新能力提升及产教融合实践育人机制探索

针对当前研究生培养过程中专业实践改革力度弱及人才培养机制不完善等问题,该文基于高校与企业联合培养模式下产教融合协同育人实践与探索,通过校企联合培养模式下的研究生专业实践育人途径谋划、校企联合培养模式下的研究生实践创新能力提升举措及产教融合实践育人机制实施,形成以实际应用为导向,以职业需求为目标,以科研实践与创新能力提升为核心的育人模式,构建“以学生为中心,产、学、研相融合的协同育人机制”,从而推动校企产学研深入融合及实践育人进一步发展,有效提升研究生的工程实践与科研创新能力。

炭化压力对沥青成焦形貌及航空刹车用C/C复合材料浸渍增密效果的影响

将武钢中温沥青和太钢高温沥青在不同压力下炭化 ,进一步对所得沥青焦进行了高温热处理 ;利用扫描电子显微镜 (SEM)和光学显微镜观察所得沥青焦形貌。结果表明 :低压炭化时 ,沥青焦体积密度小 ,疏松、多大孔 ,主要为流线区域型各向异性结构 ;高压炭化时 ,沥青焦体积密度明显变大 ,孔变小且均匀分布 ,主要为小区域型和细镶嵌型各向异性显微结构。考察了不同炭化压力对浸渍增密航空刹车用C/C复合材料的增密效率的影响 ,结果显示 ,对整个沥青而言的宏观残炭率明显高于只针对样品而言的实际残炭率 ,因此有必要进行高压浸渍 /炭化实现快速增密。利用XRD和显微硬度测试仪检测了不同炭化压力所得沥青焦热处理后的石墨化度和显微硬度 ,发现高压下形成的沥青炭更难于石墨化 ,但石墨化度与显微硬度和热处理后的粗糙层 (RL)

C/C复合材料石墨化度与导电性能的关系

研究了五种具有二维及准二维结构的炭 /炭复合材料在不同石墨化度下各自的电阻率的变化 ,分析了引起这些变化的原因。结果表明 ,在所研究的石墨化度范围内 ,随着石墨化度的升高 ,材料的电阻率都呈下降的趋势 ,且电阻率 ρ随石墨化度g的变化符合线性关系 ρ =a·g +b ,线性相关系数的绝对值大于 99%。但对于不同的材料 ,公式中参数a、b的取值不同。影响a、b值大小的因素主要有复合材料的结构和表观密度 :具有类似结构的两种复合材料 ,两者的a值相等 ;复合材料的表观密度越高 ,则其a的绝对值、b值越小 ,亦即 :在石墨化度相同时 ,表观密度较高的材料导电性能较好 ;由于石墨化度的升高对其导电性能的提高较少 ,故导电性能对石墨化度的敏感程度较低。同时认为 ,由于电阻率测量的较高准确度和易操作性 ,电阻率可以作为一种间接测量和表征炭 /炭复合材料石墨化程度的方法。

C/C复合材料的显微结构及其与工艺、性能的关系

对化学气相渗透 (CVI)C C复合材料在偏振光下的显微结构 (偏光显微结构 )类型、结构的形貌特征及对应炭的基本物理性能、材料的制备工艺参数 -结构 -性能之间的关系进行了综述。C C复合材料具有三种基本偏光显微结构 ,即RL、SL和ISO。这三种基本偏光结构的炭对应于不同的形貌特征 ,可从消光十字形、旋光性、光学反射性、生长特征、表面织构、择优取向性和环形裂纹等特征将其分辨出来。工艺参数对沉积炭偏光显微结构的影响没有一成不变的规律可循 ,影响因素除了温度、压力、气体成分、气体流速外 ,还与炉子的几何尺寸及试样的堆积尺寸有关 ,对不同的CVI体系 ,都应当摸索出一套适合其运行的最佳工艺参数。C C复合材料的偏光显微结构与材料的性能有着密切的联系 ,不同的结构下 ,材料的物理性能、力学性能和热性能都表现出明显的差异。通过归纳与分析 ,获得了对C C复合材料偏光显微结构全面、系统的认识 ,明确了它在C C复合材料研究中的重要性 ,为制备具有单一、均匀偏光显微结构及所需性能的C

人工马褂木林下草本植物物种多样性与林分郁闭度的关系

通过对崇明岛5年生人工马褂木林下草本植物分布及生长状况的调查,研究了不同郁闭度下草本植物物种多样性与林分郁闭度的关系。结果表明:在马褂木幼龄林中,随着林分郁闭度的增大,林下草本植物种数呈先增加后减少的趋势,郁闭度为0、(0,0.2]、(0.2,0.4]、(0.4,0.6]、(0.6,0.8]、(0.8,1.0]下的草本植物种数分别为16、16、19、15、9和7种;林下草本植物的平均盖度、平均密度与林分郁闭度在α=0.01水平上呈显著负相关(r盖度-郁闭度=-0.9643,r密度-郁闭度=-0.9815);林分郁闭度为(0.2,0.4]林下草本植物多样性指数最高,其中辛普森指数为0.7548,香农-威纳指数为1.3273,均匀度指数为0.8806。

林下经济模式研究及其产业发展对策

在总结不同林下经济发展模式的基础上,研究筛选了适宜崇明岛的林下经济模式,对沪郊林下经济产业发展提出以生态为基础、以效益为目标,林下资源开发要根据生态承载力,采取"适宜、适当、适度、适用"的原则,确保林地可持续发展。

国外C/C复合材料摩擦学的研究现状

综合评述了与 C/ C复合材料有密切联系的炭 -石墨材料的摩擦磨损行为以及国外 C/ C复合材料的摩擦学研究现状 .指出关于 C/ C复合材料摩擦磨损机理及其影响因素的研究仍不完善 ,并提出了进一步研究中值得重点关注的课题 .

C/C复合材料及高强石墨高温摩擦磨损性能对比研究

采用MG-2000型摩擦磨损试验机对比考察了C/C复合材料及航空发动机主轴密封环拟用材料高强石墨的高温摩擦磨损行为,采用显微激光拉曼光谱仪及扫描电子显微镜分析了C/C复合材料磨损表面组成及形貌.结果表明:具有粗糙层和光滑层复合结构的C/C复合材料的高温摩擦磨损性能明显优于高强石墨材料,适合用作航空发动机主轴密封环材料;C/C复合材料的高温摩擦磨损性能取决于磨粒磨损、粘着磨损及氧化磨损的共同作用.

C/C复合材料特性对其摩擦磨损性能的影响

在MM2000环-块摩擦试验机上研究了制备工艺、石墨化度、密度、纤维取向等材料特性对其摩擦磨损性能的影响。研究结果表明,采用化学气相渗透(CVI)+浸渍工艺制备并经过多次浸渍增密且石墨化后的材料具有优良的摩擦磨损特性。石墨化后试样的密度越大,其摩擦磨损性能也越好。一般情况下在载荷适中时,垂直试样的摩擦系数要大于平行试样,而体积磨损量却小于平行试样。C/C复合材料比高强石墨材料更适宜用作航空发动机轴间密封材料。

C/C复合材料石墨化度的喇曼光谱表征

采用显微激光喇曼光谱及XRD测量、表征了C/C复合材料中炭纤维、沥青炭及CVD热解炭经不同温度石墨化处理后的结构参数.结果表明:在3种炭材料的喇曼图谱上都有2个散射强度峰-D峰和G峰,峰位分别位于喇曼位移约1333及1584cm-1处,随石墨化处理温度改变,2峰峰位没有变化,但2峰相对强度却发生变化.将D峰相对于G峰的强度R的倒数R-1与XRD法得到的石墨化度g比照,发现2者存在一一对应关系,符合公式:g=1-exp[-2.11(R-1-0.34)].

C/C复合材料MoSi_2-Mo_5Si_3/SiC涂层的制备及组织结构

采用化学气相反应法和料浆刷涂反应法,在C/C复合材料表面制备了MoSi_2-Mo_5Si_3/SiC复合涂层,借助X射线衍射仪、扫描电镜及能谱等分析手段,对涂层的形成、组织结构进行了研究,并初步考察了涂层的高温抗氧化性能.结果表明:制备的复合涂层厚度为400μm左右,主要由β-SiC、MoSi_2及少量的Mo_5Si_3组成.1350℃等温氧化10h后,复合涂层试样的氧化失重率只有1.21%,明显低于C/C复合材料SiC单涂层试样,其高温抗氧化性能得到明显的提高.因此,与C/C复合材料SiC单涂层相比,经封填改性制得的复合涂层结构更致密,具有良好的高温抗氧化性能.

碳/碳复合材料磨损表面碳结构的激光喇曼光谱分析

采用显微激光喇曼光谱及 X射线衍射考察了基体分别为沥青浸渍碳 /少量气相沉积热解碳和全部气相沉积热解碳的航空刹车用碳 /碳复合材料磨损表面碳结构的变化特征 ,并分析了引起这些变化的原因 .结果表明 ,经过 10次模拟飞机正常着陆刹车试验后 ,相对于石墨化程度各异的磨损次表层炭纤维及基体碳 ,磨损表面各处的石墨化程度及石墨微晶在 a轴方向的尺寸 La趋于均匀 .换言之 ,就复合材料磨损表面拉曼图谱上位于波数 1338.94 cm- 1 的谱峰与15 85 .2 2 cm- 1处的谱峰的积分强度比值 R的倒数 1/ R而言 ,低石墨化程度组元的 1/ R值显著升高 ,而高石墨化程度组元的 1/ R值有所降低 .磨损表面高石墨化程度组元中的石墨微晶通过转动使其 c轴沿磨损表面法线方向择优取向 ,在机械力作用下 ,石墨片层脱离、碎断 ,均匀分布于磨损表面上 .因此 ,在模拟飞机刹车过程中 ,不同结构和密度的 C/ C复合材料磨损表面形成石墨化程度相近的碳结构 。

C／C复合材料的高温抗氧化防护研究进展

C/C复合材料在高温有氧环境中易氧化的缺点一定程度上影响了它在航空航天领域的应用与推广,抗氧化涂层技术是提高其高温长时间抗氧化性能最直接有效的方法。本文综述了近年来国内外C/C复合材料高温抗氧化涂层在玻璃、贵金属、陶瓷等涂层体系方面的最新研究成果;在分析介绍C/C高温抗氧化涂层传统制备工艺优缺点及应用情况的基础上,进一步总结了高温抗氧化涂层制备技术最新研究进展;并对已开发的抗氧化涂层体系适用环境及应用现状进行了深入的评述。最后针对C/C复合材料1 800℃以上的超高温抗氧化防护问题,指出了目前研究中存在的问题及未来应重点努力发展的方向。

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。

耐烧蚀超高温陶瓷改性C/C复合材料的研究进展

炭/炭(C/C)复合材料在高温含氧环境中易氧化烧蚀的问题影响了其在航空航天领域的应用,引入超高温陶瓷能有效地提高其超高温耐烧蚀性能。介绍和分析了化学气相渗透、先驱体浸渍裂解、反应熔渗等基体改性工艺及其优缺点;综述了近年来C/C复合材料基体改性提高其超高温抗烧蚀性能的最新研究进展;并评述了国内在提高C/C复合材料超高温抗烧蚀性能方面取得的一些成果;最后,提出了提高C/C复合材料超高温长时抗烧蚀性能的潜在发展方向。

炭/炭复合材料石墨化度的研究进展

从炭 /炭复合材料石墨化度的测量和表征、石墨化度的影响因素以及石墨化度对复合材料性能的影响 3个方面 ,对炭 /炭复合材料石墨化度的研究现状进行了叙述和评价。指出炭 /炭复合材料石墨化度的测量和表征迄今尚无公认、统一的标准 ;认为有必要系统地跟踪、分析、研究炭 /炭复合材料中各组元及其界面在石墨化过程中的变化 ,以及由此带来的对材料宏观性能的影响。

化学气相反应法制备SiC涂层

采用化学气相反应法,以3种不同工艺在C/C复合材料表面制备了SiC涂层,并检测了其抗氧化性能。以工业用Si和辅助剂SiO2为原料,在高温、惰性环境中反应产生SiO蒸气,将其引入反应室与C/C复合材料在不同温度下进行气相反应,在试样表面生成一层致密的SiC涂层。X射线衍射分析表明:涂层是由βSiC组成。从试样截面的扫描电镜可知:不同工艺制得的SiC涂层界面过渡带颗粒的微观形貌各异。经最优工艺制备的涂层过渡带很窄,有βSiC纳米晶须生成,且其抗氧化性能最佳。

C/C复合材料致密化工艺的研究进展

详细叙述了C/C复合材料致密化制备技术及其在国内外的研究进展,分析评价了液相浸渍、传统化学气相渗透、改进传统化学气相渗透以及其它快速致密化技术的优缺点。液相浸渍工艺繁杂,需要多次反复浸渍。传统化学气相渗透工艺简单、易于操作,但周期过长,效率低。近年来出现的新型致密化工艺虽然大大缩短了制备周期,但大多只局限于实验室规模,存在着实用化和适应性问题。