断路器碳陶瓷合闸电阻能量耐受及失效特性

合闸电阻在大能量注入下的热电耐受及性能稳定是超/特高压交流系统断路器安全稳定运行的关键因素。为此通过开展合闸电阻模拟能量注入实验,并建立碳陶瓷复合材料微观结构热电耦合仿真模型,研究碳陶瓷电阻在不同强度能量注入下的材料温升、动态导电、性能劣化及结构破坏行为,分析碳陶瓷合闸电阻的能量耐受及失效机理。研究发现,碳陶瓷电阻具有随温度变化的动态导电特性,导通电阻及恢复电阻随能量注入强度的增加而减小;在大能量注入下,碳陶瓷电阻劣化及损伤模式包含恢复电阻下降、侧面绝缘击穿及电阻体碎裂。根据大能量注入下电阻内部多物理场分布仿真结果,结合碳陶瓷复合材料微观结构观察及电接触导电机制分析,揭示来源于碳陶瓷电阻内部电流密度、温度及热应力不均匀分布的性能劣化及结构破坏电热正反馈物理机制。

多孔碳陶瓷化改进反应熔渗法制备陶瓷基复合材料研究进展

连续纤维增强陶瓷基复合材料具有高强韧、耐氧化的特性,现已成为航空航天领域重要的高温结构候选材料。反应熔渗法可实现陶瓷基复合材料的大规模、短周期和低成本制备,是目前最具有商业化前景的技术之一。然而,传统反应熔渗法制得陶瓷基复合材料存在着基体碳残留、纤维刻蚀等问题,导致材料力学与氧化-烧蚀性能不佳。为突破传统碳基体陶瓷化程度低的局限性,相关研究人员采用碳基体孔结构构筑方法,通过多孔碳基体取代传统熔渗预制体中致密碳基体,以促进碳基体的陶瓷化转变及反应熔体的消耗,进而实现陶瓷基复合材料的性能优化。本综述介绍了采用多孔碳陶瓷化策略制备SiC陶瓷、SiC/SiC复合材料、C/SiC复合材料及超高温陶瓷基复合材料的相关研究进展,并且通过与传统反应熔渗法对比,验证了多孔碳陶瓷化策略的优势,同时总结了相关多孔碳基体制备方法的发展演变过程,最后针对先进陶瓷基复合材料的基础理论与工艺技术需求,对多孔碳陶瓷化改进反应熔渗法的未来发展方向进行了展望。

TA-1601可视化高温形变分析仪在低碳陶瓷研发中的应用

对于陶瓷类等烧结材料来说,准确、快速判定其烧成温度范围,是烧结材料创新以及大生产品质控制的决定性一环。在研发低碳陶瓷的实践中,通过应用TA-1601可视化高温形变分析仪,可帮助研发人员了解材料在烧结过程中的变化规律,快速、准确地获知烧成温度范围,进而确定大生产时的烧成制度,达到节能减碳和降低成本的双重功效。笔者通过与传统的电炉试烧法来对比,可视化高温形变分析仪测试结果与传统方法的测试结果高度一致。

碳纳米管膜修饰玻碳陶瓷复合材料电极对亚硝酸盐的电催化还原

制备了碳纳米管膜修饰的玻碳陶瓷复合材料电极，研究了亚硝酸盐在修饰电极上的电化学行为，碳纳米管膜对亚硝酸盐的还原展现了良好的催化括性。评估了溶液pH值和施加电位对亚硝酸盐电流响应的影响，并初步探讨了催化机理。在优化的实验条件下，该修饰电极对亚硝酸盐的测定线性范围为5．0×10^-5～3×10^-3mo]／L；检出限（3σ）为2×10^-5moL／L。

连续束焊机焊丝嘴用碳陶瓷复合材料的研究

介绍了连续束焊机焊丝嘴用碳陶瓷复合材料的制备工艺及性能，结果表明，该材料具有较高的抗弯强度、断裂韧性和硬度值，而且还有良好的导电、导热、抗氧化及抗热震性能和减磨、耐磨特性。用该材料制各的焊丝嘴，克服了使用原铜合金嘴焊接时的卡丝、咬丝、熔结等现象。焊缝质量稳定，焊丝嘴使用寿命较原铜嘴提高３～５倍。

Cr掺杂碳陶瓷电刷制备与性能研究

就提高电刷机械强度、抗氧化性、降低电阻率改善电机的换向性能,开展了Cr掺杂碳陶瓷电刷的研究,制备了新型Cr掺杂碳陶瓷电刷,测定了相关性能,并从微观组织结构与性能的关系做了进一步探讨.结果表明,Cr掺杂可提高电刷的力学性能,降低电阻率,提高电刷的抗氧化能力,从而改善电机的换向性能,满足多种电机用电刷性能要求。

Cr掺杂碳陶瓷复合材料结构和力学性能研究

石墨材料具有优良的导电性、导热性、耐热冲击性、化学稳定性、自润滑性、独特的高温稳定性和高温机械强度.因此,在航天、航空、核能、机械、化工和高温工程等众多领域获得广泛应用.常规的碳石墨材料存在机械强度不高,气孔率高,使用可靠性变差等缺点.该文利用Cr掺杂改性碳石墨材料,研究了掺杂量对碳陶瓷复合材料力学的影响,并从微观角度解释了Cr对碳陶瓷复合材料力学性能影响机理.从研究结果可以看出,10%的Cr掺杂可使碳陶瓷复合材料抗折强度提高20.7%,抗压强度提高33%,气孔率降低16 67%,其机理在于Cr掺杂在碳陶瓷复合材料制备过程中原位生成Cr3C2晶体.

碳陶瓷集热材料制备及其性能

以中药提取废渣为原材料通过预炭化、混合施加酚醛树脂和真空烧结等工序制备太阳能集热材料,通过SEM分析对比材料制备前后的微观结构,并以正交试验为基础,分析升温速率、预碳化温度、碳化温度、施胶量和保温时间等5个影响因素对材料碳得率及吸光率的影响,结果表明该材料最佳制备工艺条件为:升温速率3℃/min、预碳化温度350℃、碳化温度850℃、施胶量50%、保温时间150 min,在最佳条件下制备的集热材料有良好的吸光性能,吸光率可达87.2%,可用作光热转换材料.

铝碳陶瓷材料的摩擦磨损性能

以铝碳陶瓷材料作为研究对象,利用摩擦磨损实验机研究了铝碳陶瓷材料在干摩擦和固体润滑两种状态下的摩擦磨损性能,并采用有限元方法分析了两种摩擦状态下的应力分布情况。实验结果表明,干摩擦及润滑状态下试样的滑动摩擦系数随载荷的增加而减少;并且润滑状态下滑动摩擦系数仅是干摩擦状态下滑动摩擦系数的1/2左右;有限元分析结果表明,铝碳陶瓷材料干摩擦状态下最大剪切应力大于最大正应力,试样表面容易发生由微断裂引起的磨粒磨损。固体润滑状态下的接触应力很小,这是因为固体润滑状态下主要发生的是固体润滑涂层材料之间的内摩擦。

可用于低温测量的TVO碳陶瓷电阻温度计

为了推广TVO碳陶瓷电阻温度计在低温测量领域的使用,通过文献调研的方式,研究TVO传感器的性质,着重研究了TVO的结构、标定、使用、性质以及其在恶劣环境如强磁场和强辐射下的性能。研究表明,TVO作为一款温度计,在低温温区具有灵敏度高、长期稳定性好、响应时间短、在恶劣工作环境中可靠性高及价格便宜等特点,值得引起业内的关注。

TiC掺杂碳陶瓷复合材料的制备与性能研究

采用TiC为陶瓷掺杂材料 ,对石墨材料进行改性 ,制备了TiC掺杂碳陶瓷复合材料。研究了TiC掺杂对碳陶瓷复合材料力学性能的影响 ,并从微观角度解释了TiC对碳陶瓷复合材料力学性能影响的机理。从研究结果可以看出 ,TiC掺杂可使碳陶瓷复合材料的抗折强度提高 13 4 % ,抗压强度提高 38 1% ,气孔率降低 16 9% ;其机理在于TiC掺杂在碳陶瓷复合材料制备过程中能促进碳陶瓷石墨化 ,使晶体更加完整、细化 。

高压断路器用合闸电阻碳陶瓷研究

合闸电阻是高压断路器重要组成部分,其作用下是在线路合闸中承受电网中的L-C振荡电能转化为热能并释放到外界环境,以达到抑制合闸过电压的目的。该电阻主要成分为碳陶瓷材料,由粘土、氧化铝和碳粉等成分混合成型,其热学和电气性能是产品应用的关键,需要选择适当的原料和配比。随着先进陶瓷粉体工艺的成熟,采用化学纯的原料而不是直接使用矿物原料,能够减少杂质的引入,避免矿物原料成分的不稳定造成烧结产品电阻性能不稳定、成品率低的问题。本文主要研究合闸电阻片的原料与陶瓷相、导电相的成分配比,首先选择了化学纯的导电碳材料、氧化铝骨料和粘土原料,通过成分优化确定了导电碳材料为石墨、氧化铝骨料为α-Al_(2)O_(3)、粘土材料为高岭土;陶瓷相的配比应在二次莫来石生成量最多时的理论配比附近,此时弯曲强度较高达到67MPa。导电相配比应当在材料由绝缘突变到导电的渗流阈值附近,本体系中渗流阈值在13%左右。

硅硼碳氮陶瓷前驱体聚硼硅氮烷的合成与表征

以三氯化硼(BCl3)、三氯硅烷(HSiCl3)和六甲基二硅氮烷(Me6Si2NH)为原料,通过聚合物前驱体转化陶瓷(polymer-derived ceramics,PDCs)法成功合成了硅硼碳氮(SiBNC)陶瓷前驱体--聚硼硅氮烷(PBSZ)。采用傅里叶变换红外光谱、核磁共振、X射线光电子能谱、热重分析和差示扫描量热对PBSZ的结构和热性能进行分析。结果表明,PBSZ结构中存在硅氮硼(Si—N—B)网络和六元硼氮(B—N)环。在氮气中,800℃时PBSZ的陶瓷产率为53.9%。

高压开关设备用碳-陶瓷电阻侧面高阻层釉浆制备工艺研究

为了制得性能稳定的碳-陶瓷线性电阻片,本文对碳-陶瓷电阻制造中所用高阻层釉浆的制备进行系统的研究。首先对不同粘接剂制备的釉浆施釉工艺性进行对比,然后对浆料的混料时间、水料比进行系统研究,获得混料时间、水料比对釉浆黏度的影响规律,并最终确定最佳混料工艺参数。结果表明:采用左云黏土作为粘接剂时,釉浆具有较好的悬浮性和涂覆性,当左云黏土质量分数为15%时,釉浆工艺性较好,坯釉结合性好。高阻釉料及粘接剂混料的最佳工艺参数:采用左云黏土为粘合剂,黏土质量分数为15%,水料比为0.6∶1,球磨混料时间为1 h。涂覆高阻层的碳-陶瓷电阻的击穿场强比未涂覆时提高了78%,且分散性更小。

先驱体转化SiBCN陶瓷的制备、性能与应用

先驱体转化法是制备高性能陶瓷材料的重要方法,尤其在连续纤维及其复合材料(FRCMC)的制备、元素组成与微结构调控等方面具有显著优势。先驱体转化SiBCN陶瓷具有多元素含量可调、化学键合结构可控的特点,构建了不同结构特征和特殊性能的陶瓷材料。近几年,先驱体转化SiBCN陶瓷发展呈现出新的特点,结构功能一体化设计与制备技术受到了国内外的广泛关注。本文主要梳理了2016年至今先驱体转化SiBCN陶瓷的国内外研究进展,首先简要介绍先驱体转化SiBCN陶瓷的主要特点,然后以先驱体转化陶瓷产物的典型特点为分类依据,分别从SiBCN陶瓷先驱体及其陶瓷产物、连续SiBCN陶瓷纤维、SiBCN基复合材料和功能化SiBCN陶瓷4个方面综述了主要研究进展,提出了未来发展趋势和重点任务,期望为SiBCN陶瓷研制与应用研究提供参考,促进我国先进陶瓷材料的发展进步。

高熵碳氮化物陶瓷的研究现状及应用展望

高熵碳氮化物陶瓷作为一种兼具多阳离子和阴离子亚晶格结构的新型材料,展现出优异的力学性能,同时具有良好的高温抗氧化性和耐烧蚀性,被认为是较有应用前景的一种新型切削刀具材料。本文从高熵碳氮化物陶瓷的结构特征出发,综述了高熵过渡金属碳氮化物陶瓷新材料目前在粉体合成、烧结成型制备工艺、力学性能以及高温性能等多方面的研究现状,对未来可能的发展方向和应用前景进行了分析和展望。

改性炭黑对碳/陶瓷复合材料电性能的影响

以炭黑为导电填料,与铝矾土、高岭土、钾长石等原料进行湿法球磨混合,经等静压成型、还原气氛烧结制备碳/陶瓷复合材料。为改善炭黑的分散性,采用硅烷偶联剂对纳米炭黑进行表面改性,研究了硅烷偶联剂含量对炭黑润湿角、zeta电位、沉降率及复合材料电性能的影响。结果表明,随着硅烷偶联剂添加量的增加,炭黑的润湿角减小,沉降率先减小后增大,复合材料的电阻率先降低后升高。当硅烷偶联剂与炭黑质量比为0.06时,炭黑改性效果最显著,润湿角为39.5°,降低31.9%;沉降率最低,为1.07%;zeta电位的绝对值最大,为25.33 mV,提高了1.5倍;复合材料电阻率最低,为297.4Ω·cm。

液态聚硅氧烷交联-成型-热解制备复杂形状硅氧碳陶瓷

采用液相法,以含氢聚硅氧烷和乙烯基环四硅氧烷为前驱体,经注模、交联和热解制备出净成型的硅氧碳陶瓷体,研究了该体系的成型、交联和热解行为,以及高温热解过程中陶瓷结构和组成的转变。研究表明:该体系有很好的成型能力,以不同材质和形状的模具均可成型,经热解可制备出各种形状和尺寸的硅氧碳陶瓷材料;交联体在整个热解过程中均保持完整,可获得不同温度(400～1 000℃)的无开裂的热解体;硅氧碳陶瓷在高温热解过程中通过Si—O和Si—C键重排由无定形的Si—O—C网络转化为含SiC和SiO2纳米晶的陶瓷结构。

空气中γ射线辐照聚碳硅烷陶瓷先驱丝热解合成SiC纤维

将聚碳硅烷(PCS)陶瓷先驱丝在开放空气中用γ射线辐照,然后在惰性气氛中高温热解制备出SiC纤维。研究了吸收剂量对先驱丝的结构、热分解特性以及热解产物微观形貌的影响。结果表明,在辐射作用下,空气中的氧与PCS中的部分Si—H发生氧化反应生成Si—OH,同时辐照产物中还形成了Si—C—Si,Si—O—Si等桥联结构。吸收剂量为0.5 MGy时,PCS先驱丝在热解过程中没有并丝;吸收剂量为3.0 MGy时,PCS先驱丝的凝胶含量和陶瓷产率分别达到75%和85.17%。这说明开放的空气气氛能够有效降低PCS先驱丝的不熔化处理剂量。

基于RBF型人工神经网络的碳/陶瓷复合材料的化学成分对硬度的耦合影响分析

用RBF型人工神经网络研究了碳/陶瓷复合材料的化学成分对其硬度的影响。首先设计了RBF型神经网络模型,用"舍一法"进行了训练,使模型具有满意的预测性能。随后分析了化学组分对硬度的影响,包括单因素影响和双因素耦合影响。结果表明:材料的两种组分同时变化时,对硬度的影响更加复杂,呈现典型的非线性特征。