难熔化合物掺杂C/C复合材料的裂纹扩展及断裂模式分析

文摘利用场发射扫描电镜对难熔化合物掺杂C/C复合材料进行了原位三点弯曲测试,在线观测了裂纹的扩展模式和缺陷的演化规律,并结合OM、SEM和TEM所表征的微观结构,揭示了材料的断裂机理。结果表明:难熔化合物掺杂C/C复合材料的断裂以"弱界面断裂"为主,裂纹优先在基体碳、碳布层间及纤维束搭接处等薄弱环节中产生,成为材料的初始破坏面,随着载荷的增加,裂纹沿着薄弱界面进行扩展,形成贯穿性的大裂纹,并导致材料最终失效。

机械合金化制备金属难熔化合物

在介绍机械合金化特点的同时，重点研究和讨论了机械合金化制备金属难熔化合物的过程及机理，并认为机械合金化是制备难熔化合物及其材料的一种行之有效的方法。

机械合金化制备金属铌的难熔化合物

金属难熔化合物材料因其具有良好的高温热稳定性能和力学性能，而呈现出广阔的应用前景．本文借助于机械合金化技术成功地制备出铌的难熔化合物ＮｂＣ、ＮｂＢ，并对其合成过程进行了分析．

难熔金属化合物掺杂对先驱体转化2D C/SiC复合材料抗氧化性能影响

提出在2D C/SiC复合材料基体中掺杂难熔金属化合物ZrB2,TaC,ZrC,制备了2D C/SiC-ZrB2,2D C/SiC-ZrC和2D C/SiC-TaC新型复合材料,考察了难熔金属化合物的引入对材料力学性能、抗氧化性能和微观结构的影响。结果表明,ZrB2和TaC的引入,能明显提高2D C/SiC复合材料的抗氧化性能;ZrC的引入对2D C/SiC复合材料的抗氧化性能极其不利。这归结于高温下ZrB2和TaC有助于在复合材料表层氧化形成ZrO2,B2O3和Ta2O5保护膜,阻止了材料内部的进一步氧化,从而提高了复合材料的抗氧化性能。

添加难熔金属化合物C/C复合材料的微观结构

利用液相浸渍法制备了含有难熔金属化合物的C/C复合材料,通过金相显微镜、面扫描观察了难熔金属颗粒在材料中的分散状态;并表征了碳纤维、基体碳的微观结构和纤维/基体的界面状态。研究发现,难熔金属化合物在高温下对碳具有催化石墨化和诱导石墨化作用,石墨微晶尺寸大,发育好,取向性高。

电动势法求难溶化合物溶解度的实验改进

通过测量电池电动势过程的改进，给出了求难溶化合物溶解度的一种方法．它与原来的实验方法相比具有实验精密、操作简单、方便、测量结果准确等优点．

SHS熔铸──新的材料制备和加工技术

本文介绍了自蔓延高温合成技术的一个应用分支－熔铸技术。从基本原理入手，对硬质材料、陶瓷内衬复合钢管、熔铸焊接以及放射性废料处理等具体应用领域进行了闸述。

超高温本体抗氧化碳/碳复合材料研究

通过向碳/碳复合材料基体中掺杂难熔金属化合物,研制出了一类集碳/碳材料优异的高温力学、热物理性能和超高温陶瓷材料非烧蚀性能于一体的超高温本体抗氧化碳/碳复合材料。攻克了难熔金属化合物在复合材料中分布以及组元与碳纤维反应控制关键技术,提高了复合材料的力学性能。静态和动态高频等离子风洞超高温本体抗氧化试验表明,在驻点温度达到2 500℃,600 s烧蚀后烧蚀量仅为碳/碳复合材料的1/5,给出了超高温本体抗氧化碳/碳复合材料氧化烧蚀抑制机理。

自蔓延高温合成（SHS）法的发展及应用

本文简介了自蔓延高温合成（ＳＨＳ）法的优缺点、应用领域、发展历史及研究现状。系统地概述了其基础理论，介绍了绝热燃烧温度的算法与用途，燃烧模式与点火方法，燃烧波的绝热结构与燃烧速度，以及结构宏观动力学理论。归纳出５种技术形成及其应用情况。最后，对ＳＨＳ法的发展方向及前景作了展望。

本体涂层协同抗氧化超高温碳/碳复合材料研究

通过向碳/碳复合材料基体中掺杂难熔金属化合物结合表面超高温抗氧化涂层,研制出了超高温本体涂层协同抗氧化碳/碳复合材料。通过微结构设计及控制,解决了纤维异构化、基体与陶瓷涂层间热胀匹配和多相复合陶瓷成分和结构精确控制的关键技术,提高了复合材料的烧蚀性能。动态高频等离子风洞超高温抗氧化试验表明,在驻点温度1900~2500℃,经过2500s烧蚀,烧蚀速率10^(-4)mm/s,实现非烧蚀,而抗氧化碳/碳复合材料816s的烧蚀量则达到20mm以上。

粉末热压

粉末热压（hot pressing of powder）粉末压坯的加压成形和粉末烧结结合在一起的方法,简称热压。热压是粉末冶金发展和应用较早的一种热成形技术。1912年,德国发表了用热压将钨粉和碳化钨粉制造致密件的专利。1926~1927年,德国将热压技术用于制造硬质合金。从1930年起,热压更快地发展起来,

知识窗

金属陶瓷(cermet)由难熔化合物和含有50%以上难熔的金属组成,用粉末冶金方法制成的高熔点材料。径向间隙补偿(radial clearance compensation)在齿轮泵中为自动补偿齿顶圆与外壳间的间隙而采取的措施。内齿环,用径向半圆支承块支承,下面有两个背压室,背压室和压力油相通,径向半圆支承块紧贴在内齿环的外圆柱面上,使径向间隙保持在一定最小限度内,并能补偿因磨损造成的间隙增大。

溶胶-凝胶法制备高含锆C/C复合材料的研究

研究了一种在C/C复合材料中添加难熔金属化合物的新方法:溶胶-凝胶法。通过TG和XRD测试,研究了不同温度下醋酸锆溶胶-凝胶分解反应。TG测试结果表明,醋酸锆凝胶的分解反应主要发生在400℃之前。对不同温度处理的醋酸锆凝胶做XRD测试发现,在400℃时,醋酸锆凝胶开始分解生成ZrO2,并在1600℃时开始发生转变,生成ZrC。利用醋酸锆溶胶对密度为1.39,1.59g/cm3的C/C复合材料进行浸渍,9次增重后密度最终分别达到1.86,1.88g/cm3,含锆量(ZrO2)分别为14%和24%,达到在C/C复合材料内引入高含量难熔金属化合物粒子的预期目标。

近空间高速飞行器用超高温材料

对近空间高超声速飞行器用超高温材料包括超高温陶瓷、难熔金属化合物材料以及它们的涂层技术等进行了概略介绍。现有超高温材料存在的最主要问题就是抗氧化性和抗冲蚀性差。单一材料或涂层不能满足极端复杂环境下对力学、热学和抗氧化性能的要求,材料的多功能化、复合化及基体材料与涂层的一体化是超高温材料的重要研究方向。

刀具涂层技术现状及其展望

对刀具进行涂层是机械加工行业前进道路上的一大变革，它是在刀具韧性较高的基体上涂覆一层、二层乃至多层耐磨的难熔化合物，从而使刀具的性能得到极大改善。经涂层的刀具可以提高加工效率、加工精度、延长寿命、降低成本，因而，受到世界各国普遍关注。