不同固化剂体系对糠酮树脂残炭率的影响

糠酮树脂作为炭/炭复合材料液相浸渍-固化/炭化增密的重要原材料,其残炭率对炭/炭复合材料的增密至关重要。针对不同固化剂对糠酮树脂残炭率不同的问题,本文研究了对甲苯磺酸、草酸及二氯乙酸三种常用固化剂对糠酮树脂残炭率及炭/炭复合材料增密的影响。结果表明:以对甲苯磺酸做固化剂的糠酮树脂的残炭率最大,约61%,同时在CVI密度为0.85 g/cm^(3)时,其单周期增密效率最高,为0.28 g/cm^(3)。

不同针刺工艺对C/C复合材料性能影响

通过改变刺针直径、针刺密度和预制体密度等调控针刺工艺来制备C/C复合材料,对比相同沉积工艺下,预制体结构对C/C复合材料密度及沉积速率的影响,以及不同针刺工艺对C/C复合材料弯曲性能,拉伸性能,压缩性能及热学性能影响。结果表明:采用刺针直径为0.7 mm,针刺密度为26~31针/cm^(2),预制体密度为0.33~0.37 g/cm^(3)制备的C1试样,CVI沉积后平均增密最大为1.0 g/cm^(3),平均增密速率最大为2.86 g/cm^(3).s,且C1试样整体力学性能最佳,较常规工艺制备的C/C复合材料来说,抗弯强度提高31%,抗拉伸强度提高22.3%,压缩最大载荷提高37%。

Fe_(3)O_(4)-GO复合纳米纸的制备及吸波性能研究

为了实现目前实际应用对吸波材料“轻、薄、宽、强”的要求,本工作采用氧化石墨烯(GO)结合磁性纳米粒子四氧化三铁(Fe_(3)O_(4))构筑了一类新型的轻质且具有良好柔韧性的复合纳米纸吸波材料,希望其能简化复合材料成型工艺并替代吸波涂料,实现对吸波性能的调控。首先,利用γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH-550)对Fe_(3)O_(4)纳米粒子进行有机化修饰,制备了分散均匀、具有电磁双损性能的Fe_(3)O_(4)-GO复合纳米粒子,进而利用溶剂蒸发沉积法制备了GO及Fe_(3)O_(4)-GO纳米纸,并对其结构及性能进行了研究。结果表明,NH_(2)-Fe_(3)O_(4)稳定附着在GO片层上,当Fe_(3)O_(4)与GO的质量比为4∶6时,其输入阻抗Zin与自由空间阻抗Z0最为接近,复合纳米纸的阻抗匹配性能最好。Fe_(3)O_(4)-GO复合纳米纸较复合纳米粒子具有更强的吸波性能,当Fe_(3)O_(4)与GO的质量比分别为4∶6和5∶5时,在2~18 GHz频段内,反射损耗(RL)值均小于-10 dB。

SRM用C/C复合材料抗烧蚀技术发展

C/C复合材料因其优异的高温力学性能和抗烧蚀、抗冲击性能,已被广泛用作SRM的喉衬。本文详细介绍和分析了C/C复合材料的热化学烧蚀机理和机械剥蚀机理,在此基础上综述了近年来提高C/C复合材料抗烧蚀性能的方法及其研究进展,并对各种方法的优缺点进行分析,依据各种方法的优劣并结合工程实践对国内抗烧蚀C/C喉衬工程化应用发展提出建议。

骨科植入材料用三维高孔隙率金属钽的制备研究

多孔金属钽是一种具有良好亲生物性和骨长入特性的新型骨科植入材料,采用传统制备工艺获得的产物,具有物相不纯、孔隙率较低以及制备成本高的弊端.采用多方位分段式出气化学气相沉积(MDSO-CVD)技术,以三维网络连通结构的多孔碳为基底,制备了一种新颖的三维高孔隙率金属钽材料,并深入研究了沉积温度和沉积时间对三维金属钽结构演变的影响,揭示了沿气体流场方向金属钽的沉积规律.分别利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜和透射电子显微镜对金属钽的物相和微观结构进行分析;采用失重法测量金属钽的孔隙率.研究结果表明:当沉积温度为1 000℃和沉积时间为12 h时,获得纯相金属钽材料的孔隙率高于80%,该材料可作为一种压缩性能优异的骨科植入材料.因此,本文开发的高效、规模化制备三维高孔隙率金属钽的MDSO-CVD方法,可为金属钽应用于医学领域提供重要的制备技术支撑.

工程应用C/C复合材料的性能分析与展望

评价了中国40多年来在航天、航空、光伏、粉末冶金、工业高温炉领域成功应用的针刺C/C,正交3D C/C、径编C/C、穿刺C/C、轴编C/C等五类C/C复合材料的物理、力学、热学、烧蚀、摩擦磨损、使用寿命等性能及特点,并与其他国家相应材料性能进行分析对比,为建立工程应用C/C复合材料共享的数据库平台奠定基础。揭示了炭纤维预制体、炭基体类型、界面结合状态与材料性能的关联度。指出炭纤维预制体结构单元精细化研究和其结构的梯度设计,以及炭基体的优化组合匹配技术,仍是C/C复合材料性能稳定化提升的重点研究方向。

飞机刹车用长寿命高摩擦特性炭/炭复合材料制备技术(英文)

以针刺炭纤维准三向结构整体毡为预制体,经丙烯气体狭缝定向流的"外热内冷"、"内热外冷"径向热梯度CVI工艺致密技术,优化组合的热解炭/树脂炭双元炭基体技术,通过调控高温处理技术等三大关键技术制备了A320系列飞机炭刹车盘材料。与现用的A320系列飞机进口炭刹车盘进行了地面台架对比试验和装机应用。结果表明:自主开发的炭刹车盘其设计着陆能量和超载着陆能量的摩擦特性与国外相当,但在高能载(RTO)刹车时,其摩擦系数提高了21%～48%,静摩擦系数提高了28%;装机应用寿命平均达到2700次以上,比国外产品寿命提高了23%,凸现出长使用寿命和高摩擦特性的特色。

C/C多孔体对C/C-SiC复合材料微观结构和弯曲性能的影响

以4种纤维含量相同(32%,体积分数,下同),用化学气相渗透(chemical vapor infiltration,CVI)法制备了4种密度的碳纤维增强碳(carbon fiber reinforced carbon,C/C)多孔体,基体炭含量约20%～50%。利用液相渗硅法(liquid silicon infiltration,LSI)制备了C/C–SiC复合材料,研究了C/C多孔体对所制备的C/C–SiC复合材料微观结构和弯曲性能的影响。结果表明:不同密度的C/C多孔体反应渗硅后,复合材料的物相组成均为SiC,C及单质Si;随着C/C多孔体中基体炭含量的增加,C/C–SiC复合材料中SiC含量逐渐减少而热解炭含量逐渐增加。C/C–SiC复合材料弯曲强度随着材料中残留热解炭含量增加而逐渐增加,热解炭含量为约42%的C/C多孔体所制备的C/C–SiC复合材料的弯曲强度最大,达到320MPa。

C/C刹车材料用抗氧化涂层性能

研制了一种以磷酸、磷酸盐、硼化物等为原材料的磷酸盐涂料,在不同温度下烧结处理后,对其抗氧化性能及表面微观形貌进行研究。结果表明:650℃烧结的涂层氧化防护性能明显优于900℃烧结的;在700℃氧化30h后,最小氧化失重率仅为1.76%,氧化后涂层仍然保持完整致密;经过900℃、3min室温、2min循环30次和1100℃、3min室温、2min循环10次的连续热震后,失重率为1.97%,涂层与C/C基体结合良好,涂层的热性能稳定。

热处理温度对碳纤维增强碳复合材料摩擦学性能的影响

釆用MM-1000型摩擦试验机,对化学气相渗透(chemical vapor infiltration,CVI)并经不同热处理温度制备的碳纤维增强碳(carbon fiber reinforced carbon,C/C)复合材料进行模拟飞机正常降落制动试验。通过扫描电镜对摩擦后的表面及磨屑进行形貌观察;测试了不同热处理温度下样品的硬度和石墨化度,并对摩擦机理进行了初步的分析。结果表明:随热处理温度升高(1600～2600℃),材料的石墨化度升高,硬度降低,磨损减小;摩擦系数先增加后减小,在2200℃左右出现峰值(0.42);刹车时间随摩擦系数增大而缩短,在2200℃处理时,刹车时间最短。C/C复合材料的磨损属磨粒磨损类型,硬质磨粒主要为CVI无定形碳颗粒,摩擦面微观形貌呈现典型犁沟条纹。适当石墨相在磨损过程中由于它的柔软性,增加了摩擦有效接触面积,提高了摩擦系数;过多石墨相的自润滑性,降低了摩擦系数,同时,石墨相改善了材料的耐磨性。

喉衬用石墨材料的性能和功能评价

评价了国内固体火箭发动机喉衬中成功应用的第一代高强石墨、第二代高密高强石墨、第三代各向同性石墨的物理、力学、热学等材料基本性能和抗热冲击、耐烧蚀等应用功能,并与国外相应的石墨材料性能与功能进行了分析对比,为建立喉衬用石墨材料数据库奠定了基础。揭示了石墨材料拉伸强度、热导率、弹性模量及热膨胀系数与抗热冲击功能的关联度。指出适当放大配料方的最大颗粒度,提高石墨化温度和适宜控制石墨材料的密度范围,是提高各向同性石墨材料综合性能的重点改进方向。

影响炭/炭复合材料摩擦学性能的因素分析:材料的性质

影响炭/炭复合材料摩擦性能的因素很多,综述了国内外的研究现状,评价了材料的性质对炭/炭复合材料摩擦磨损性能的影响,阐述了模量、石墨化度、密度、预制体的类型、基体类型、热解炭结构等因素。

炭/炭复合材料摩擦性能与摩擦表面状态的关系

金相显微分析炭/炭复合材料试样的热解炭结构,测试不同试样的硬度和石墨化度值,在国产MM-1000型摩擦试验机上,进行模拟飞机正常刹车试验,通过扫描电镜(SEM)对摩擦后的表面及磨屑进行形貌观察,傅立叶变换红外光谱仪(FTIR)定性地分析表面的摩擦膜,研究摩擦性能与摩擦表面状态的联系。结果表明:经过1600℃热处理后,炭/炭复合材料无法获得良好的摩擦磨损性能,碳微晶结构的缺陷和表面膜的不完整性,导致了明显的氧化及吸附的产生。2650℃热处理后,粗糙层(RL)结构热解炭具有更好的延展性,易于形成连续致密的具有自润滑效应的摩擦膜,但是更大程度上,增大了摩擦过程中的有效接触面积,碳结构的完整性及表面膜的实体完整性提高,与A试环相比具有较好的摩擦磨损性能;采用树脂炭补增密技术的双元炭基体试环,摩擦膜实体完整连续性得到进一步提高,对应了更少的氧化及吸附,表现出最佳的摩擦磨损性能。

低密度炭/炭保温材料导热性能的影响因素

本文制备了四种低密度炭/炭保温材料,分析了材料成型结构、基体炭类型、处理温度以及材料密度对导热系数的影响。结果表明:针刺整体毡结构导热系数最大,薄毡粘接结构导热系数最小,而厚毡粘接和薄毡与厚毡交替铺层结构的导热系数介于两者之间。树脂炭基体的炭/炭保温材料导热系数小于热解炭基体的导热系数。对于薄毡粘接结构低密度炭/炭保温材料随着处理温度的升高,导热系数呈上升的趋势。同样,薄毡粘接结构低密度炭/炭保温材料随着密度的增大,导热系数增大。

新型ZnO/BiOI杂化纳米花的合成及可见光驱动抗菌活性（英文）

通过简单的水热法成功制备了新型三维异质结抗菌剂ZnO/BiOI杂化纳米花。采用X射线粉末衍射仪、扫描电镜、高分辨透射电镜、Brunauer-Emmett-Teller、X射线光电子能谱仪等对所得材料进行了表征。此外,研究了ZnO/BiOI杂化纳米花在可见光下对大肠杆菌(E. Coli)的抗菌活性。结果表明,与ZnO(56%)和BiOI(74%)相比,ZnO/BiOI异质结对大肠杆菌(E. Coli)的抗菌活性最强(93%)。这是由于ZnO/BiOI异质结高的比表面积,以及电荷从ZnO表面有效地转移到BiOI表面,有助于形成羟基自由基。研究表明,两种不同半导体之间的异质结构对于其光生载流子的动态特性起着非常重要的作用。

飞机炭刹车盘刹车压力-刹车力矩特性研究

飞机炭刹车盘在压力系统提供的压力作用下,动盘和静盘相互摩擦,产生摩擦力矩。刹车压力的大小对飞机炭刹车盘的摩擦性能具有较大影响。通过对3套炭刹车盘在不同压力状态下的刹车试验,对整套炭刹车盘的摩擦磨损性能进行系统研究,分析飞机炭刹车盘在可用刹车压力条件下,摩擦性能参数的变化规律。结果表明,超码研制的A320系列飞机炭刹车盘在整个刹车压力区间内,摩擦因数、平均力矩等性能指标均在国外原件的性能范围内,与国外原件具有等效的刹车性能。

国外C／C复合材料飞机刹车盘的摩擦表面特性和摩擦磨损机理

在MM-1000型摩擦试验机上,对英、法、美三国四大炭盘制造商的五种炭盘小样进行了摩擦磨损性能测试,对摩擦表面进行了宏观和扫描电子显微镜(SEM)微观形貌分析,对各试样的摩擦磨损过程和机理进行了一定的探讨。结果表明:石墨化度决定了膜的完整程度,且成正比关系;坯体结构对摩擦膜有一定的影响;纯树脂炭基体的试样表面膜厚度较小,完整致密性与热解炭基体的试样差别较大,磨损较大;C/C复合材料的机械磨损以粘着、犁沟、磨粒磨损为主,膜越完整的材料呈现出以粘着磨损为主,对于低石墨化度的和纯树脂炭基体的C/C复合材料表现出犁沟、磨粒磨损为主,粘着磨损为辅。

准三维炭／炭复合材料力学性能分析

以针刺网胎无纬布交替叠层准三维结构为预制体,采用热梯度化学气相沉积(TCVI)和树脂压力浸渍-炭化(PIC)混合致密方法得到不同密度的炭/炭复合材料,研究了密度和热处理温度对炭/炭复合材料弯曲和压缩性能的影响,并对其机理进行了探讨。结果表明:增大材料的密度可以提高材料的弯曲和压缩性能,破坏机理发生改变,密度较低时,弯曲破坏方式为"假塑性"的分层破坏模式,压缩破坏为压溃式破坏;高密度的试样,弯曲破坏为拉应力或压应力破坏模式,压缩破坏为剪切和分层破坏模式,表现出一定的脆性;热处理温度升高,降低了材料的弯曲和压缩强度或模量,但明显改变了材料的破坏模式,增多了裂纹扩展或偏转的途径,表现出更好的"假塑性";由分析得出,准三维炭/炭复合材料承压时,针刺处是力学薄弱点,易产生分层。

炭/炭复合材料CVI致密化技术的研究与发展

详细介绍了CVI理论的建立和发展,并在此基础上,对化学气相渗透中的气相组成与显微结构变化的关系,即气相组成变化对热解炭显微结构的影响进行了全面的分析。在介绍化学气相渗透技术发展的同时对化学气相渗透技术的最新进展进行了综述,特别是详细介绍了强制流动CVI、限域变温强制流动CVI、等离子体增强等温(或热梯度)低压CVI、HCVI技术、液相气化CVI等CVI新技术近几年来的最新发展,并在文后对未来化学气相渗透技术的发展进行了展望。

粉料粒度对316L不锈钢多孔材料孔隙结构和透气性能的影响

采用粉末冶金法制备316L不锈钢多孔透气材料,研究了不同不锈钢粉料粒度(D50=2.5μm,39.2μm,64.3μm)对多孔材料气孔率、孔径尺寸和透气性的影响。结果表明:随着粉料粒度的增加,多孔材料的气孔率和最大孔径增大,透气性降低,其中D50=2.5μm不锈钢粉料所制备的多孔材料透气性最高,达到4.79 m^3/(h·k Pa·m^2)。分析认为随着粉料粒度的增加颗粒在混料、成型和烧成工艺中的外形变化是导致多孔材料透气性反而随着粒度增加呈下降趋势的主要原因。