抗氧化碳/碳复合材料

详细地叔述了氧化碳/碳材料的制备、性能与应用。分析了抗氧化机制,指出,无论用硼酸盐浸渍还是用SiC涂层防氧化,其基本原理都是氧化后在碳/碳材料表面上形成一层完整的、致密的玻璃膜,这层膜抗挥发温度的高低就限定了它的使用温度。

预氧化碳纤维增强受电弓碳滑板材料的研究

利用预氧化碳纤维(OPF)和沥青、焦炭等为原料,采用热压、焙烧等工艺制备预氧化碳纤维增强受电弓碳滑板;研究不同OPF含量受电弓碳滑板导电导热以及力学性能;利用扫描电镜(SEM)、偏光显微镜(POM)、X射线衍射仪(XRD)等仪器对复合材料内部结构进行观察。结果表明:滑板材料性能的提升与OPF/沥青间的共碳化界面以及界面处与基体中的微晶网络形成有关。OPF质量分数为1.5%的复合材料具有较好的导电导热以及力学性能,电导率和导热系数分别为279.33 S/cm和3.37 W/(m·K),抗压强度和抗折分别为155.00、48.85 MPa,且符合受电弓碳滑板性能要求。

两种抗氧化碳/碳复合材料的高温氧化行为

用恒温热重法测定了表面经化学气相渗 SiC 的碳布层叠和碳毡抗氧化碳/碳复合材料在1300℃、空气中的氧化失重速率,并研究其高温氧化行为。氧化动力学测定结果表明,碳布层叠和碳毡抗氧化碳/碳材料在1300℃空气中1h 的平均氧化失重速率分别为0.024和0.033g/m^2·s。两种材料的氧化失重速率随氧化时间延长而减小。研究表明,材料表面 SiC 涂层中的微裂纹缺陷作为环境中氧的快速扩散通道,使得涂层底部基体的碳发生氧化。在达到稳态后,氧化速率限制过程为反应气体和产物气体通过 SiC 涂层底部气体边界层的扩散过程。

碳纤维/聚醚醚酮(CF/PEEK)复合材料摩擦磨损性能及抗摩擦静电特性研究

利用真空热压烧结技术制备了不同碳纤含量的碳纤维/聚醚醚酮(CF/PEEK)复合材料,采用热导率分析仪和热重测试仪对材料的热学性能进行表征,并利用多功能摩擦磨损试验机、三维形貌轮廓仪、扫描电子显微镜和摩擦静电计对材料的摩擦磨损性能和抗摩擦静电性能进行分析。分析结果表明:随着CF添加量的增加,复合材料摩擦因数、磨损率和摩擦静电电压先降低后升高,当CF添加量(质量分数)为20%时,摩擦因数、磨损率和摩擦静电电压达到最低,分别为0.247、5.6×10^(-6)mm/(N·m)和3.3 V,证明此种方法制备的20%CF/PEEK材料具有优异的摩擦磨损性能和抗静电性能。CF/PEEK复合材料磨损机理以黏着磨损为主,并且伴随着轻微的磨粒磨损。

石墨化处理对高压浸渍碳化碳/碳复合材料抗氧化性能的影响

用超高压液相浸渍和碳化,经石墨化处理制备了毡基碳/碳复合材料.采用等温氧化实验,系统研究了所得试样在不同温度(773～1 173 K)条件下的氧化动力学行为;用X射线衍射和扫描电子显微镜检验观察了石墨化处理前后毡基碳/碳复合材料的氧化形貌和微观结构.结果表明:石墨化处理可明显的提高毡基碳/碳复合材料的抗氧化性能;毡基碳/碳复合材料的基体在氧化反应中优先氧化,氧化反应速率随温度的升高而增大;在高于或低于临界温度973 K时,毡基碳/碳复合材料的氧化反应分别受2种不同的机制控制,其反应活化能E,在石墨化前分别为7.91×104 J/mol和2.80×104 J/mol,石墨化后分别为1.08×105J/mol和4.42×104J/mol.

抗氧化碳-碳复合材料

碳-碳复合材料的氧化敏感性限制了它的应用。为满足未来航天、空天飞机热结构材料的需要,必须解决碳-碳复合材料的抗氧化问题。改善碳-碳复合材料抗氧化性能的途径包括结构、纤维和基体的改进,目前碳化硅涂层是最有效的方法。

超临界二氧化碳低温铣削CFRP复合材料试验研究

碳纤维增强复合材料(Carbon fiber reinforced polymer,CFRP)因其优异的性能在航空航天领域得到广泛应用。因其非均质性、各向异性以及较高的温度敏感性,在机械加工中容易发生不可逆的损伤。通过对T800/X850高强度碳纤维复合材料层合板进行干燥和低温条件下的铣削试验,探究了超临界二氧化碳低温冷却方法应用于CFRP复合材料机械加工的可行性。研究结果表明,低温切削相比于干切可以显著降低切削温度,提高表面质量;低温切削条件下的切削弯矩相比于干切会有一定提高;高转速、小进给、低温冷却的组合,有助于提高CFRP层合板的加工质量和加工效率。

建筑用碳纤维-金属网复合材料的力学性能研究

用热固性环氧斜纹编织预浸料、不锈钢丝网、铝合金丝网分别制备纯碳纤维板试样、碳纤维—不锈钢丝网复合材料、碳纤维—铝合金丝网复合材料。测试3种复合材料的抗折强度、抗压强度、抗冲击性能及经腐蚀后的力学性能。结果表明:纯碳纤维板的抗折强度、抗压强度均处于最低水平;经质量分数为5%的NaCl溶液腐蚀后力学性能均不同程度下降;经过金属网增强后的复合材料力学性能明显增强,其中,加入不锈钢丝网的复合材料具有较高的抗折强度、抗压强度、抗冲击性能。综上可知,碳纤维-不锈钢丝网复合材料的力学性能更佳。

国内碳/碳复合材料高温抗氧化涂层研究新进展

重点阐述国内近几年来碳/碳复合材料抗氧化涂层的研究新进展,总结碳/碳复合材料高温抗氧化涂层制备新工艺和对已有工艺的改进方法,结合碳/碳复合材料的应用背景对抗氧化涂层的发展趋势进行展望。指出目前的研究结果尚达不到严酷环境下的应用要求,下一阶段碳/碳复合材料高温抗氧化涂层将重点解决室温至1700℃全温度段和高温燃气高速冲刷环境下对碳/碳复合材料的氧化保护问题,降低涂层制备成本的同时,开发可长时间应用于1800℃的高温涂层。

碳/碳复合材料防护涂层的抗氧化行为研究

对碳 /碳复合材料 Mo Si2 - Si C复相陶瓷抗氧化涂层在 1 650℃以下温度的等温氧化动力学、以及涂层的结构与组成对抗氧化性能的影响进行了研究 ,阐明了涂层的抗氧化过程及机理。通过对涂层的显微形貌、相组成及成分的观察与分析 ,进一步提出了合理的涂层结构。结果表明 ,碳 /碳复合材料 Mo Si2 - Si C复相陶瓷涂层的抗氧化性能取决于氧在涂层中的扩散过程。

燃烧后二氧化碳捕集系统的改进自抗扰控制

随着“双碳”目标的提出,燃烧后二氧化碳捕集技术受到了广泛关注,其控制问题成为学术界重要的研究热点。由于烟气流量等干扰下,传统控制器无法满足系统的灵活性捕集。为了弥补这一缺陷,对燃烧后二氧化碳捕集系统提出了一种改进自抗扰控制(MADRC)方案。该方案将补偿函数引入线性自抗扰控制,能够提高捕集系统的跟踪和抗扰能力。此外,进行了不同控制策略下二氧化碳捕集系统的对比仿真和蒙特卡洛模拟试验。在捕集率设定值分别为88%,96%和90%时,MADRC能够迅速使系统达到稳定,比自抗扰控制快约125 s,比传统比例-积分-微分(PID)控制快约800 s,表明所设计的控制器具有良好的动态性能。在烟气流量干扰下MADRC能够快速抑制扰动,并且在蒙特卡洛模拟下,绝对误差积分(IAE)和平方误差积分(ISE)的指标范围均小于自抗扰控制器和PID控制器,说明其具有很强的鲁棒性和抗扰能力,验证了所设计的控制器的有效性。

碳/碳复合材料SiC/Al-Si涂层微观结构及抗氧化性能研究

采用料浆法在碳/碳复合材料碳化硅(SiC)内涂层表面制备了Al-Si合金外涂层,采用XRD和SEM分析了涂层的微观结构,并测试了带有SiC/Al-Si复合涂层的碳/碳复合材料试样在1500℃静态空气中的抗氧化性能。结果表明:Al-Si合金外涂层主要成分为Al3.21Si0.47,含有少量Al2O3;SiC/Al-Si复合涂层厚度约为120μm,无穿透性裂纹;SiC/Al-Si复合涂层的抗氧化性能明显优于单一SiC涂层,氧化17h后涂层试样的质量损失未超过5%。

MoSi_2-SiC抗氧化涂层对碳/碳复合材料弯曲性能的影响

在 C/C复合材料表面制备了 Mo Si2 - Si C抗氧化涂层 ,分析了涂层工艺对 C/C复合材料组织的影响 ,测试了材料的室温弯曲力学性能。结果表明 ,该工艺在 C/C复合材料表面生成抗氧化涂层的同时 ,基材内部的层间和纤维束界面 ,以及孔隙周围也被硅化。C/C复合材料经涂层工艺处理后 ,弯曲断裂行为发生改变 ,弯曲强度明显升高 ,塑性有一定程度的降低。

碳/碳复合材料表面MoSi_2-SiC复相陶瓷涂层及其抗氧化机制

对ＭｏＳｉ２－ＳｉＣ复相陶瓷涂层的显微形貌、相组成及成分进行了观察与分析，考察并研究了有涂层的碳／碳复合材料在１６５０℃以下温度的等温氧化性能，以及涂层的结构与组成对抗氧化性能的影响，阐明了涂层的抗氧化过程及机理，并进一步提出了合理的涂层结构．结果表明。

碳/碳复合材料抗氧化陶瓷涂层研究进展

论述了碳／碳复合材料有效防护涂层的性能要求，总结了近年来抗氧化陶瓷涂层研究的结果， 并分析了无贯穿裂纹的抗氧化碳／碳陶瓷涂层的研究方向。

碳/碳复合材料抗氧化方法及发展趋势

综述了碳 /碳复合材料氧化行为及抗氧化方法 ,对各种涂层系统进行了详细评述。提出了长期抗氧化多层涂层系统的研究方向。

低密度碳粘接碳纤维复合材料(CBCF)抗氧化改性研究

以全氢聚硅氮烷(PHPS)为原料,采用浸渍-热转化方法,在低密度碳粘接碳纤维复合材料(CBCF)中短切碳纤维表面成功包覆硅氧氮(SiON)涂层。采用扫描电子显微镜(SEM)、能量色散X射线光谱(EDS)等分析测试手段对碳纤维表面的SiON涂层进行了形貌和物相分析,结果表明:涂层主要由Si、O、N元素组成,在PHPS浓度为3wt%和5wt%条件下制备的涂层均匀、致密,随着PHPS浓度的提高,涂层厚度增加,但易发生结块。当PHPS浓度为10wt%和20wt%时,制备的SiON涂层出现结块并且存在裂纹。采用热重分析和等温氧化实验对纯CBCF和SiON涂层改性的CBCF复合材料抗氧化性能进行考核,结果显示碳纤维表面包覆SiON涂层能够显著提高CBCF复合材料的抗氧化性,随着PHPS浓度增大,低密度CBCF复合材料抗氧化性能显著提高。

碳/碳复合材料基体抗氧化改性研究进展

表面涂层技术和基体改性是对碳/碳复合材料进行氧化防护的主要措施。对近年来碳/碳复合材料基体抗氧化改性传统技术方法进行全面总结,主要有碳纤维改性、液相浸渍法、添加剂法、催化杂质的直接脱除或失活、基体置换法。介绍碳/碳复合材料基体抗氧化改性新工艺,提出并设计3种碳/碳复合材料基体抗氧化改性最新工艺。并对碳/碳复合材料基体改性研究的发展趋势进行了展望。

碳/碳复合材料高温抗氧化涂层研究进展

介绍了碳 /碳复合材料抗氧化涂层的基本要求和近年来抗氧化涂层的研究进展 ,讨论了目前抗氧化涂层中存在的主要问题。对于碳 /碳抗氧化涂层的研究方向 ,也作了简要的阐述。

料浆法制备碳/碳复合材料Al-Si合金抗氧化涂层

将Al、Si配比为1:1、11:9、3:2(at%)的料浆分别涂刷在带有碳化硅内涂层的碳/碳复合材料表面,分别在1400、1450、1500℃进行扩散处理制得Al-Si合金外涂层。另外,在1500℃静态空气气氛中对Al-Si涂层SiC-C/C试样的抗氧化性能进行测试。结果表明,料浆比例和扩散热处理温度对涂层的抗氧化性能均有一定的影响,当料浆中Al、Si配比为3:2,扩散热处理温度为1400℃时,所得的Al-Si合金涂层抗氧化17h后的质量损失未超过5wt%。