反应熔体渗透C/SiC复合材料的摩擦性能

以不同结构类型及密度的C/C复合材料为预制体,采用反应熔体渗透法制备了C/SiC复合材料,研究了不同结构C/SiC复合材料的密度、组分含量、热扩散系数与摩擦性能相互之间的关系。结果表明随着碳含量的降低,复合材料的密度增加;短切纤维C/SiC、低密度针刺C/SiC与高密度针刺C/SiC复合材料的平均摩擦系数分别为:0·28,0·28与0·42;随着热扩散系数的增加,复合材料的摩擦稳定性系数升高;并且对于短切纤维C/SiC,摩擦实验后基本形成了连续光亮的摩擦面。

CVI-RMI联用法制备高性能C/(C-SiC)陶瓷基刹车材料

采用化学气相渗透-反应熔体渗透(CVI-RMI)联用法制备C/(C-SiC)陶瓷基复合材料,并对材料的微观结构和力学性能、热学性能、摩擦磨损性能进行研究。结果表明:CVI化学气相渗透最佳C/C多孔坯体密度为1.40~1.55 g/cm^(3),RMI熔融渗硅最佳温度为1650℃,制备的C/(C-SiC)复合材料密度2.10 g/cm^(3)。本方法制备的C/(C-SiC)复合材料力学性能优于采用前驱体浸渍裂解(PIP)法制备的复合材料,且导热性能优异,满足高温环境使用要求。研究发现C/(C-SiC)复合材料的摩擦系数适中,力矩曲线平稳,湿态下摩擦性能无衰减,静摩擦系数高满足低速刹车要求,且磨损量小。

三维打印制备MAX基复相陶瓷研究进展

本文综述了三维打印(Three-Dimensional Printing,3DP)结合反应熔体渗透(Reactive Melt Infiltration,RMI)技术制备MAX基复相陶瓷的研究进展。在致密MAX基复相陶瓷的制备过程中,3DP技术的作用主要体现在两方面:一方面是实现预制体的成型,另一方面是通过孔隙结构和成分的设计控制所制备材料的微结构。3DP所制备的预制体呈现为典型的双孔径分布模式,有利于RMI的进行。通过3DP同RMI结合能够实现致密MAX基复相陶瓷的近尺寸成型,同时通过对初始原料、渗透熔体以及渗透温度等参数的优化能够实现微结构、力学性能以及电磁屏蔽性能的调控。

碳/碳化硅摩阻复合材料的研究进展

碳/碳化硅是近年来发展起来的一种新型高性能陶瓷基摩阻材料,具有密度低,抗氧化性好,摩擦性能高且性能稳定等一系列优点,在高速列车、飞机和重型汽车等高能载制动领域具有广泛的应用前景。反应性熔体浸渗法是制备碳/碳化硅摩阻复合材料的有效途径。从碳/碳化硅摩阻复合材料的设计出发,深入分析了反应性熔体渗透过程的热力学条件,Si-C反应体系的基本特征以及动力学规律。针对短纤维模压和三维针刺等两种典型C/SiC复合材料的制备过程,对材料的微结构特征和摩擦磨损性能进行了系统论述。同时,对红外热成像、X射线透射和工业CT等先进工程检测方法在碳/碳化硅摩阻复合材料构件上的应用进行了分析。

C/C-SiC-Cu5Si复合材料的显微形貌及形成过程

以全网胎针刺整体毡为预制体,采用化学气相渗透法增密制备C/C多孔坯体。采用反应熔体渗透法,将Si粉,Ti粉和Cu粉均匀混合,在1 400~1 700℃下制备C/C-SiC-Cu5Si复合材料。利用X射线衍射分析该复合材料的物相组成,用扫描电镜分析其显微形貌。结果表明：C/C-SiC-Cu5Si复合材料由炭纤维,热解炭,β-SiC,TiC和Cu5Si相组成;生成的TiC相主要分布在热解炭周围,Cu5Si分布在TiC周围,而β-SiC弥散分布在Cu5Si基体中;TiC晶粒的形成是Ti原子向C原子扩散的结果,其长大受Ti原子扩散控制。

3D针刺C/SiC-TaC复合材料的热膨胀性能

采用液相加压浸渗法将TaC渗入到三维针刺毡中,并结合反应熔体渗透法(RMI)制得C/SiC-TaC复合材料。采用热膨胀仪测量了热处理前后复合材料从室温到1400℃温度范围内的热膨胀系数(CTE),发现C/SiC-TaC的CTE数值较C/SiC的高。从材料内部热应力的变化、制备方法及添加物和基体的性能方面定性地分析了CTE的变化机制。研究表明,C/SiC-TaC复合材料的膨胀性能在各个温度段的变化机制不同,低温段(1100℃以下)CTE的不断上升主要由90°无纬布、TaC和SiC基体贡献,该阶段的起伏波动主要由复合材料的结构应力和孔隙分布不均及残余Si产生;高温段(1100℃以上)的热膨胀性能主要由0°无纬布和界面热应力决定。热处理降低了复合材料在1100℃以下的CTE,也改变了高温段的变化规律。

三维针刺C/SiC刹车材料的热物理性能

通过化学气相渗透(CVI)法结合反应熔体浸渗(RMI)法制备了三维针刺C/SiC刹车材料,系统研究了三维针刺C/SiC刹车材料的热物理性能。结果表明:C/SiC刹车材料的热膨胀系数随温度升高总体呈增大趋势,但呈规律性波动;在相同温度下,垂直于摩擦面方向的热膨胀系数远大于平行方向的。从室温至1300℃,平行和垂直于摩擦面方向的平均热膨胀系数分别为1.75×10-6K-1和4.41×10-6K-1;C/SiC刹车材料的比定压热容随温度的升高而增大,但增大速率逐渐减小。温度从100℃升到1400℃,其比定压热容从1.41 J/(g.K)增大到1.92 J/(g.K);C/SiC刹车材料的热扩散率随温度的升高而降低,并趋于常量。平行于摩擦面方向的热扩散率明显大于垂直于摩擦面方向的热扩散率。