Cu_xSi_y改性C/C-SiC复合材料的制备及其性能

以针刺整体炭毡为预制体,采用化学气相渗透法(CVI)增密制备C/C多孔体,然后采用反应熔体浸渗法(RMI),将Cu与Si同时熔渗进C/C坯体中制备CuxSiy改性C/C-SiC复合材料。研究CuxSiy改性C/C-SiC复合材料的组织结构、力学性能和摩擦磨损性能,并与C/C-SiC复合材料进行对比。结果表明:CuxSiy改性C/C-SiC复合材料的弯曲强度和冲击韧性略低于C/C-SiC复合材料的;采用30Cr钢作对偶时,CuxSiy改性C/C-SiC复合材料的摩擦因数约为0.24,线磨损率小于4μm·side-1·cycle-1,均与C/C-SiC复合材料的相近,但其摩擦表面温度降低约50℃;以自身材料作对偶时,CuxSiy改性C/C-SiC复合材料的摩擦磨损性能略低于C/C-SiC复合材料的。

C/C-SiC复合材料高温防护研究进展

C/C-SiC复合材料具有高比强度、高比模量、高热导率、低热膨胀系数和优异的高温抗氧化性能等特点,是新一代的耐高温陶瓷基复合材料,已经被广泛地用作热结构和热防护材料、制动材料以及空间光学系统零部件等。近年来,随着高超声速飞行器和返回式航天运输工具的快速发展,飞行器面临着更多的有高热流、高压气流以及高速粒子冲蚀的环境,这对C/C-SiC复合材料的高温防护技术提出了更高的要求。C/C-SiC复合材料高温防护的研究主要集中在纤维涂层改性、基体改性和高温防护涂层等3个方面,综合近几年国内外的研究报道,从上述3个方面综述了C/C-SiC复合材料高温防护技术的研究进展,总结了各种高温防护技术的制备方法,比较了3种高温防护技术的特点,最后对C/C-SiC复合材料高温防护技术的发展趋势提出了一些见解。

C/C与C/C-SiC复合材料连接件的高温热处理及微观结构

以硼改性酚醛树脂作为连接剂的主要成分,添加微米B4C粉、纳米SiO2粉和微米Mo粉作为填料,采用反应成形连接法连接C/C复合材料和C/C-Si C复合材料,并将连接件在300～1 400℃真空环境中热处理30 min。在室温环境下测量连接件的连接强度,计算不同温度下热处理后的强度保留率,并观察与分析连接层以及经连接强度测试后的断口形貌和元素分布。结果表明,连接件在1 200℃下热处理后,连接强度保留率取得极大值97.8%,连接层结构致密,孔洞、裂纹等缺陷较少;母材与胶层的界面处发生了C,O,Si,B和Mo元素的扩散;胶层中生成熔点及硬度都很高的Mo B和Si C,Mo B作为增强体与硼改性酚醛树脂裂解生成的玻璃碳形成复相陶瓷,从而提高连接件的强度保留率。

Fe_xSi_y改性C/C-SiC制动材料的制备及其性能

以针刺整体炭毡为预制体,采用化学气相渗透法(CVI)增密制备C/C多孔体,采用反应熔体浸渗法(RMI),将Fe与Si同时熔渗进C/C坯体中制备FexSiy改性C/C-SiC复合材料。研究FexSiy改性C/C-SiC复合材料的组织结构、力学性能和摩擦磨损性能。研究结果表明:硅铁化合物被SiC基体包围填充于C/C坯体孔隙中;FexSiy改性C/C-SiC复合材料的弯曲强度为189.65 MPa,垂直和平行摩擦面的压缩性能分别为296.93 MPa和201.32 MPa;分别采用30Cr钢和自身材料作对偶时,FexSiy改性C/C-SiC复合材料的平均摩擦因数均为0.24左右,线磨损均小于3.5μm.面-1.次-1,但与铬钢对摩静系数明显增大,而与自身对摩制动曲线出现明显"翘尾"现象,其摩擦磨损过程是由磨粒磨损、黏着磨损和氧化磨损相互作用的结果。

B4C颗粒对C/C-SiC复合材料微观结构与力学性能的影响

采用浆料浸渗结合先驱体浸渍−裂解法制备B4C颗粒改性C/C-SiC复合材料,研究B4C颗粒对C/C-SiC复合材料力学行为的影响。结果表明,B4C颗粒改性的C/C-SiC复合材料的抗弯强度和断裂韧性分别为250.41 MPa和13.56 MPa·m^1/2,与C/C-SiC复合材料相比,其抗弯强度下降45.5%,而断裂韧性提高46.0%。B4C颗粒可促进SiC基体的烧结,但由于大量闭孔和基体弱界面的形成,导致材料抗弯强度降低。B4C颗粒改性的C/C-SiC复合材料断裂韧性提高的主要原因在于,B4C颗粒与SiC基体中的弱界面使裂纹在SiC基体中得到有效偏转,增加了裂纹在基体中的扩展路径,使得材料的断裂韧性提高。

火焰原子吸收光谱法测定铜-钛改性的碳/碳-碳化硅复合材料中高含量铜

铜-钛改性的碳/碳-碳化硅(C/C-SiC)复合材料的主要成分为铜钛碳硅,不易被常规方法溶解。采用在800~820℃先将样品灼烧20min以消除碳的干扰,再从瓷坩埚转于刚玉坩埚中碱熔,并加入盐酸和硝酸进一步溶解样品,建立了以2.0%盐酸为测定溶液介质、火焰原子吸收光谱法测定铜-钛改性的C/C-SiC复合材料中铜的方法。研究表明,铜浓度在2~12μg/mL范围内与吸光度呈良好的线性关系,线性回归方程为y=0.015 31+0.059 66x,线性相关系数R=0.999 4,方法检出限为0.011 2μg/mL。采用方法对铜-钛改性的C/C-SiC复合材料自制样品FL-2和内控样品C6分别进行测定,结果与参考值或碘量法基本一致,相对标准偏差(RSD,n=6或12)分别为0.39%和1.1%。