增强毡C/C复合材料的结构和性能

设计了两种不同结构的预制体 ,即碳布 +碳毡 (1#预制体 )、无纬布 +碳毡 (2 #预制体 ) ,经化学气相沉积 (CVD)与浸渍树脂相结合的致密化工艺制备出了高密度的增强毡C C复合材料。结果表明 :1#、2 #预制体制备的C C材料表现出了良好的力学性能 ,其拉伸强度分别达 6 1 2 5MPa和 5 3 12MPa ,其中 2 #材料的拉伸破坏表现出了假塑性。结合材料的微观形貌研究了预制体结构、界面对C C复合材料拉伸性能的影响。

短切炭纤维增强沥青基C/C复合材料的力学性能

利用模压半炭化成型工艺在大气环境下制备出了短切炭纤维增强沥青基C/C复合材料(简称SCFRC)。研究了短切炭纤维的体积分数对SCFRC材料的体积密度和力学性能的影响规律。借助光学显微镜和扫描电镜对其微观组织和断口形貌进行了观察,分析了短切炭纤维对SCFRC材料的增强机制。结果表明,当短切炭纤维的体积分数由0%增大到11.8%时,SCFRC材料的力学性能随之呈线性增加;短切炭纤维增强SCFRC材料的机制主要有裂纹偏转效应、桥联效应以及脱粘和拔出效应。

CLVD法制备炭毡/炭复合材料

用化学液气相沉积法 (CLVD)制备了炭毡 炭复合材料 ,用电镜扫描 (SEM )观察了材料的微观结构 ,并分析了预制件内部温度梯度的建立过程 ,结果表明 :该法制备的炭毡 炭复合材料致密均匀、结构理想 。

不同增强体C/C复合材料韧性研究

研究了编织C/C复合材料、针刺C/C复合材料和毡基C/C复合材料室温、高温的断裂韧性,以及3种不同增强体C/C复合材料的冲击韧性。研究发现,C/C复合材料的高温断裂韧性高于室温,其中针刺C/C复合材料的断裂韧性值最高。编织C/C复合材料的抗冲击性能表现出强烈的各向异性,针刺C/C复合材料抗冲击性能优于毡基C/C复合材料。

碳纤维增强聚乳酸(C/PLA)复合材料的力学性能(I)

对新型骨折内固定材料碳纤维增强聚乳酸 ( C/PLA)复合材料的力学性能进行了评价。重点研究了纤维体积分数 ( Vf)和硝酸表面处理对 C/PL A复合材料力学性能的影响规律。研究表明 ,随着 Vf的增加 ,复合材料的弯曲强度、弯曲模量、冲击强度和剪切强度均先增加 ,达峰值后又减小。硝酸表面处理可明显提高复合材料的界面结合强度 ,从而使其力学性能明显提高。

模压工艺制备短纤维增强C/C复合材料的研究

以模压工艺为主线,综述了短纤维增强C／C复合材料的制备、工艺特点及其组织和性能;介绍了国内外不连续纤维增强C／C复合材料性能的研究现状;提出了发展我国短纤维增强C／C复合材料急需解决的技术难题。

短切炭纤维增强沥青基C/C复合材料的组织特征

利用新型、高效的模压半炭化成型工艺,在大气环境下制备出了短切炭纤维增强沥青基C/C复合材料制品,并借助光学显微镜和扫描电镜对其微观组织和断口形貌进行了观察。通过分析,解释了短切炭纤维增强沥青基C/C复合材料中炭纤维损伤的形成机制,提出了作为增强体相的短切炭纤维和焦炭颗粒与基体炭之间独特的界面结构模型。研究还表明:复合材料中明显存在着基体相和颗粒相。基体相的显微结构不仅呈层片状,而且层片状的结构好像数层桔子皮,将颗粒相包裹起来,这种"桔皮包裹"式的结构与炭纤维表面的POG结构基本相似。

碳纤维毡体添加硼酸高温热处理对C/C复合材料氧化行为的影响

采用对碳纤维毡体添加硼酸高温热处理的方法提高C/C复合材料的整体抗氧化性,考察了添加硼酸高温热处理的C/C复合材料和未经处理的C/C复合材料的氧化行为。通过扫描电镜形貌观察、激光拉曼光谱分析、氧化动力学分析,结果表明:添加硼酸高温热处理后C/C复合材料抗氧化性提高,并探讨了其氧化能力提高的原因。

B_4C量对TiC-TiB_2颗粒增强金属基复合材料涂层制备的影响

对Al-B4C体系下B4C的量与原位内生TiC-TiB2颗粒增强金属基复合材料涂层制备之间的关系进行了研究。结果表明,Al:B4C质量比大于9:1可制备出高质量的TiC-TiB2颗粒增强金属基复合材料涂层,提高Al:B4C质量比虽有利于涂层的制备,但不利于涂层中增强相体积分数的提高。Al在涂层制备过程中的作用主要是降低单位体积内参加反应物的量、降低生成TiC-TiB2反应的门槛温度和充当除氧剂的作用,为涂层的制备提供了一种更加便利的途径。

超声C扫描系统在颗粒增强型金属基复合材料无损检测中的应用

颗粒增强型金属基复合材料是一种具有优越性能的复合材料。由于工艺上的原因,复合材料内部存在着缺陷,严重影响着材料的机械性能和物理性能,因此在应用时必须对它进行无损检测。本文应用超声C扫描系统对颗粒增强型金属基复合材料进行无损检测,提供了一种能够显示复合材料内部缺陷横截面图的无损检测方法。可以根据所得到的图形确定材料中缺陷的尺寸和形状,并根据缺陷形状,判定缺陷的性质,同时也为进一步改进制造工艺提供了依据。

原位生成TiB_2增强B_4C基复合材料设计与反应热力学研究

本文采用原位生成法设计了SiC TiB2 B4C和Al2 O3 TiB2 B4C两种新型多元颗粒增强B4C复合材料。根据原位反应生成TiB2 增强相的组织设计思路 ,通过计算反应生成焓ΔH和自由能ΔG的热力学数据 ,证明了原位反应制备所设计材料的可行性。经研究原位反应过程 ,发现原位反应经过若干不稳定中间相的过程 ,最终形成预期设计的多元增强相成分。

(Cr,Fe)_7C_3颗粒束增强铁基复合材料的微观组织及耐磨性

为了获得耐磨性较好且呈规律分布的碳化铬颗粒束增强铁基复合材料,采用铸渗-热处理法将纯铬丝与白口铸铁进行原位反应,制备了(Fe,Cr)7C3颗粒束增强铁基复合材料。采用XRD和SEM对不同保温时间所得复合材料进行物相分析和微观组织观察,同时测试了其硬度及相对耐磨性。结果表明:复合材料颗粒束内的主要物相组成为α-Fe,γ-Fe和(Fe,Cr)7C3,且随着保温时间的延长,(Fe,Cr)7C3颗粒束的面积逐渐增大,束内组织形态由共晶向亚共晶转变;复合材料具有高硬度和优良的耐磨性。

热处理对不同体积分数B_(4)C增强铝基复合材料组织和力学性能的影响

为了探究热处理对碳化硼颗粒增强铝基复合材料(B_(4)C/6061Al)性能的影响,课题组选择体积分数分别为10.0%,17.5%,25.0%和31.0%的B_(4)C增强铝基复合材料进行热处理(535℃保温5.0 h后温水淬,165℃时效4.5 h),采用扫描电子显微镜(SEM)观察复合材料的微观组织形态,并运用万能拉伸试验机测试其力学性能。研究结果表明:随着B_(4)C体积分数的增加,B_(4)C颗粒呈现聚集、破碎和剥落现象;热处理后的B_(4)C/6061Al复合材料的强度随着B_(4)C体积分数的增加而提升,延伸率随B_(4)C体积分数的增加则呈下降的趋势。B_(4)C体积分数为10.0%时,复合材料的屈服强度和抗拉强度分别是220.8和246.0 MPa,延伸率为11.76%;当B_(4)C体积分数增加至31.0%时,复合材料的屈服强度和抗拉强度分别为330.2和358.3 MPa,延伸率为2.18%。热处理之后,复合材料发生了动态再结晶,B_(4)C增强颗粒周围出现高位错密度区域。

碳毡体密度对C_f/C复合材料抗弯强度的影响

采用快速化学液相沉积法(RCLD)制备Cf/C复合材料。研究碳毡体密度对Cf/C复合材料抗弯强度的影响;利用应力-应变曲线分析Cf/C复合材料的断裂特征;用扫描电子显微镜观察材料的断面形貌。结果表明:对于沉积工艺相同的试样,Cf/C复合材料抗弯强度随毡体密度的增加而增大;界面结合能力强的材料呈现脆性断裂特征,界面结合适中的材料出现假塑性效应。

搅拌铸造法制备TiC增强纯镁复合材料的组织与性能

通过搅拌铸造的方法制备了碳化钛(TiC)颗粒增强纯镁基复合材料(TiC/Mg),研究了向纯镁基体中添加不同含量碳化钛(TiC)对复合材料组织与力学性能的影响。结果表明:纳米TiC加入到纯镁中未观察到明显的反应产物,TiC能够稳定地存在于镁基体中;随着碳化钛(TiC)添加量的增加,复合材料的力学性能显著增加,添加量为5%时,材料的抗拉强度增加了25.45 MPa,较基体提升了14.0%,抗压强度增加了29.6 MPa,较基体增强了9.2%。

电磁离心铸造B_4C和SiC增强铝基复合材料的研究

研究了电磁离心铸造B4C颗粒和SiC颗粒同时增强Al基复合材料在不同励磁电压下两种颗粒的分布,以及颗粒分布对复合材料硬度的影响。试验结果表明,在电磁离心铸造过程中施加0V励磁电压时,在试样截面上B4C颗粒和SiC颗粒分别分布在内外两侧,施加50V励磁电压时,B4C趋于向外层均匀化分布;施加100V励磁电压时SiC趋于向内层均匀化分布。颗粒的分布决定了硬度值的分布变化。

原位合成V_8C_7颗粒增强铁基表面复合材料研究

采用铸造-热处理复合工艺制备V8C7颗粒增强铁基表面复合材料试样,并用SEM、XRD等方法,观察分析了其组织形貌,用TUKON2100型显微硬度计测量了其硬度,用ML-100磨料磨损试验机进行了不同载荷下的磨损试验。结果表明,所制备的V8C7颗粒增强铁基表面复合材料试样的最大显微硬度是2333HV0.05;在室温条件下,当载荷为15N时,其平均耐磨性约是灰铸铁的13倍,在很大程度上提高了铁基体的耐磨性能。

致密工艺对炭布增强2D-C/C复合材料力学性能的影响

研究了液相浸渍及化学气相法致密工艺对二维炭 炭 (2D C C)复合材料力学性能的影响 ,尤其是对层间剪切强度 (ILSS)的影响。结果表明 :液相浸渍法增密周期短且致密效果好 ,但材料强度不高 ;而化学气相沉积(CVD)致密周期长 ,但材料层剪强度高 ;采用两种工艺联合致密 ,材料界面结合强度适中 。

C_f/SiC复合材料先驱体转化法浸渍工艺条件优化

主要研究了先驱体转化法制备碳纤维三维编织物增强陶瓷基复合材料的浸渍工艺条件 ,探讨了不同温度、压力对PCS/DVB溶液法和PCS熔融法浸渍效率的影响 ,优化出最佳浸渍工艺参数。结果表明 ,温度对PCS/DVB溶液粘度影响较大 ,升高温度可急剧降低PCS/DVB溶液的粘度 ,有利于浸渍。PCS/DVB溶液法浸渍的最佳工艺参数为 :50℃～ 6 0℃ ,2MPa。PCS熔融法浸渍的最佳工艺参数为 :30 0℃ ,2MPa。采用PCS/DVB溶液法浸渍时的浸渍效率优于PCS熔融法。经四个浸渍裂解周期后溶液法制备的材料密度 (1.53g/cm3～ 1.6 1g/cm3)明显优于先驱体熔融法 (1.4 3g/cm3～ 1.52g/cm3)。

C/C复合材料开孔孔隙度和比表面积对其氧化性能的影响

选用光学显微结构为光滑层沉积热解炭、试样的石墨化度近似相等 (约为 37% )的A ,B ,C ,D ,E 5个不同开孔孔隙度和比表面积的C C复合材料试样 (孔隙度和比表面积分别为PA =14 .0 3% ,SA=1.4 6 3m2 g ;PB=18.0 1% ,SB=2 .70 1m2 g;PC=2 4 .6 5 % ,SC=3.5 94m2 g;PD =12 .0 7% ,SD=6 .5 2 7m2 g;PE=15 .79% ,SE=6 .72 2m2 g)在氧气流中进行变温氧化实验 ;具有不同比表面积和孔隙度的试样F ,G ,H (PF =15 .6 6 % ,SF =6 .0 2 6m2 g ;PG =18.32 % ,SG =3.5 73m2 g;PH=12 .16 % ,SH=2 .2 6 2m2 g)在氧气流中进行等温氧化实验 ;具有不同比表面积和相同孔隙度的试样I,J(PI=13.6 1% ,SI=0 .85 35m2 g;PJ=13.6 0 % ,SJ=0 .4 2 93m2 g)在马弗炉中进行静态空气氧化实验 .结果表明 :试样的比表面积控制了氧化进度 ,而与材料孔隙度无直接关系 ;氧化优先发生在纤维 基体和基体 基体界面 ,随后沿着界面间裂纹进行 .