粘结剂对石墨材料的物理性能及微观结构影响的研究

用煅烧石油焦和煤焦油为基本原料，采用热压工艺制备了几种石墨材料。考察了粘结剂对石墨材料传导性能的影响。实验结果和微观结构分析表明，在相同工艺条件下，采用喹啉不溶物（QI）含量适中（5．2％，质量分数）的沥青作粘结剂，有利于石墨微晶的发育和排列，使石墨材料的传导性能得到提高，而采用QI含量过多或过少的沥青作粘结剂，都不利于石墨材料的传导性能。     

基于冷烧结技术的陶瓷–聚合物复合材料研究进展

传统的陶瓷烧结一般需要1000℃以上的高温,烧结周期长、能耗高。高温会对界面控制、物相稳定、材料共烧等产生不利影响,因此,很难以聚合物为填料实现陶瓷–聚合物复合材料的共烧。冷烧结技术通过引入中间液相溶解–沉淀过程,实现了在≤300℃时陶瓷的快速致密化,有效解决了陶瓷与聚合物的共烧问题。从冷烧结技术的发展概况出发,介绍了冷烧结工艺及致密化机制,详细阐述了冷烧结技术在陶瓷–聚合物复合材料中的应用及发展情况,包括微波介质材料、铁电材料、锂离子电池、压敏材料、半导体材料和热电材料,并分析了冷烧结技术目前待解决的问题,对冷烧结技术的未来发展做出展望。     

新型粘结剂给制造带来新机遇

据美国制造工程学会网站报道 :最近研制出一种使汽车和飞机在设计上取得重大突破的新型粘结剂 ,这种新型粘接材料使得以前对非传统材料的一些过分要求变得更加合理。利用这种粘结剂已使飞机和汽车设计人员成功实现了结构内部和外部难以达到部位的粘接 ,尤其是口盖下面和结构件上的粘接。这种新型粘接材料将改变下一代汽车和飞机的设计和制造观念 ,因为它可以粘接不同种类的材料 ,而且可在苛刻条件下达到粘性和密封性高度统一。该材料已经在空中客车的发动机和机身上得到验证。新型粘结剂给制造带来新机遇@任晓华     

C/C复合材料喉衬缺陷修复用胶黏剂的研究

针对C／C复合材料喉衬在制造过程中出现的工艺缺陷，如掉渣、表观裂纹等，拟用胶黏剂进行修补。本文采用的修复胶体系配方组成为“酚醛树脂＋纳米SiO2粉＋石墨粉＋ZrO2粉＋短切碳纤维”，按正交设计法做配方实验。以胶黏剂对石墨材料的粘接强度和胶黏剂本体的线烧蚀率为依据，经配方优化和验证实验确定最佳组分配比。其对石墨材料的粘接强度达到11．6MPa，胶黏剂本体线烧蚀率0．058mm／s，质量烧蚀率0．0732g／s。对人工模拟缺陷的C／C复合材料试样做粘接修复实验，结果表明，采用该修复胶体系粘接修复，并进行适当的致密化处理，能起到较好的修复作用，可满足真实构件的指标要求。     

掺杂硅再结晶石墨微观结构及其性能的研究

用煅烧石油焦作填料、煤沥青作粘结剂、硅粉作添加剂 ,采用热压工艺制备了一系列不同质量配比的掺杂硅再结晶石墨。考察了不同质量配比的添加硅对再结晶石墨的热导率、电阻率和抗弯强度的影响以及微观结构的变化。结果表明 :与相同工艺条件下制备的纯石墨材料相比较 ,掺杂硅再结晶石墨的导热导电性能均有较明显的提高 ,而力学性能却有所降低。与纯石墨材料相比较 ,当硅掺杂量为 4wt%时 ,再结晶石墨电阻率可降低 2 5 % ;而当硅掺杂量超过 4wt%时 ,对再结晶石墨的电阻率影响不大。室温下 ,RG-Si-6再结晶石墨的层面方向热导率可达 3 2 5 W/ (m·K)。微观结构分析表明 ,随着硅掺杂量的增加 ,石墨微晶的石墨化度以及微晶尺寸均增大 ,晶面层间距 d0 0 2 降低。原料中掺杂硅量为 6wt%时 ,再结晶石墨的石墨化度为 94.3 % ,微晶参数 La/为 1 94nm。 XRD分析表明 ,硅元素在再结晶石墨中以 α-Si C的形式存在。硅对再结晶石墨制备过程的催化作用可以用碳化物分解机理来解释     

陶瓷防热瓦用应变隔离垫的制备及性能

通过SEM等手段对以芳纶纤维为原料，采用针刺工艺制备的应变隔离垫的微观结构、力学、粘接和耐温性能进行表征与分析。结果表明：当针刺密度为35 针/cm²、材料密度为0.18 g/cm³时，材料具有很好的应变协调能力和力学性能，经200℃以下温度热处理，材料无明显变化，强度仍可达0.9 MPa。在风洞考核环境下，陶瓷瓦热防护组件最高表面温度1 500℃，风洞考核后，组件无开裂、松动现象，验证了应变隔离垫用于陶瓷瓦粘接的可靠性。     

聚乙烯基倍半硅氧烷及其可瓷化复合材料的制备与性能

以乙烯基三甲氧基硅氧烷(VTMS)为单体,采用水解缩合的方法制备了聚乙烯基倍半硅氧烷(PVSQ),对PVSQ的固化机制、固化温度以及热稳定性进行研究。结果表明以低毒性的乙醇取代甲苯为溶剂、能于150℃中温固化的PVSQ可作为硅基可瓷化防热复合材料的基体使用。通过SEM、EDS、XRD对添加TiB2、云母等成瓷填料制备的PVSQ复合材料的陶瓷化性能进行研究。结果表明材料在800～1 200℃热处理30 min后失重率仅为0. 29%～4. 15%,体积收缩率为5. 20%～15. 08%,高温下成瓷填料与材料热解产物之间发生原位陶瓷化反应,产生大量玻璃相起到基体桥接作用,促进尺寸、形状稳定的陶瓷体形成。     

碳/陶复合密封材料的研究

采用粉末热压烧结一次成型工艺压制出石墨／BN复合材料基体，对基体材料进行浸渍、固化和炭化处理，制备出石墨／BN复合密封材料，并对该材料进行性能考察。结果表明，石墨／BN复合材料是一种高温抗氧化、自润滑性能优异的机械密封材料。     

掺杂锆再结晶石墨微观结构及其性能的影响

用煅烧石油焦作填料、煤沥青作粘结剂、锆粉作添加剂,采用热压工艺制备了一系列不同质量配比的掺杂锆再结晶石墨。考察了不同质量配比的添加锆对再结晶石墨的热导率、电阻率和抗折强度的影响以及微观结构的变化。实验结果表明,与相同工艺条件下制备的纯石墨材料相比较,掺杂锆再结晶石墨的导热、导电以及力学性能均有较大的提高。当锆掺杂量为6wt%时,再结晶石墨电阻率有明显的降低;而当锆掺杂量超过6wt%时,对再结晶石墨的电阻率影响不大。室温下,RG-Zr-12再结晶石墨的层面方向热导率可达410W/(m·K)。微观结构分析表明,随着锆掺杂量的增加,石墨微晶的石墨化度以及微晶尺寸增大,晶面层间距降低。原料中掺杂锆量为12wt%时,再结晶石墨的石墨化度为97.7%,微晶参数La为475nm。XRD及SEM分析表明,锆元素在再结晶石墨中以碳化锆的形式存在。锆对再结晶石墨制备过程的催化作用可以用液相转化机理来解释。     

大间隙高强度胶粘剂在粘接石英陶瓷与低膨胀合金中的应用

论述了使用硅凝胶粘接石英陶瓷材料与低膨胀合金，并通过采取减小内应力的方法，以使其能提高强度且耐高温。结果表明：在石英陶瓷与低膨胀合金的粘接过程中，该硅凝胶涂布方便。在常温下，压剪强度为5．18MPa；在200℃的高温下，保温5min，压剪强度仍可达3．22MPa。它的强度及耐高温性能完全符合应用要求。     

新型结构粘接材料对航空有机玻璃性能的影响

选用新型结构粘接材料中低温固化环氧结构胶膜J-351和改性丙烯酸酯液体胶胶黏剂SY-50s,表征胶黏剂对有机玻璃的粘接性能以及应力-溶剂银纹性能,并研究胶黏剂对有机玻璃力学性能的影响。结果表明:两种胶黏剂对有机玻璃具有良好的粘接性能,J-351抗应力溶剂银纹性能优于SY-50s;有机玻璃表面施胶后力学性能下降,与定向有机玻璃相比,浇注有机玻璃力学性能下降更为明显。通过对拉伸试样断口形貌分析发现,拉伸试样带有胶黏剂的一侧首先发生破坏。因SY-50s与有机玻璃界面结合紧密,导致带有SY-50s胶黏剂的有机玻璃力学性能下降程度较大;而J-351环氧胶膜与有机玻璃界面清晰,对有机玻璃力学性能影响相对较小。因胶黏剂对有机玻璃性能的影响,导致采用SY-50s胶黏剂粘接的试样边缘连接强度低于J-351胶黏剂粘接的试样,新型结构粘接材料J-351环氧胶膜在有机玻璃粘接中应用性能良好。     

强介陶瓷耐压的研究

介绍了ＢａＴｉＯ３陶瓷介质的极化机理,指出在居里温度以上和居里温度以下发生电击穿的部位是不同的。并用此理论解释了陶瓷材料的制造工艺特别是烧成条件对直流耐压有较大影响的原因。此外阐述了添加剂、粘合剂及其用量和瓷料中的产生,加工缺陷等对耐压的影响。     

氮化物基陶瓷高温透波材料的研究进展

氮化物基陶瓷材料具有高强度、高模量、耐高温、抗热震和透波等优异的综合性能,是高温透波构件的主要候选材料,目前应用报道较少,制备工艺和性能有待进一步完善和提高。本文综述了氮化物陶瓷、氮化物复相陶瓷及氮化物陶瓷基复合材料的研究现状,发现多孔氮化硅陶瓷、BN-Si3N4复相陶瓷和BNw/Si3N4复合材料的综合性能较为优异,可达到介电常数低于5,介电损耗低于0.01,室温弯曲强度高于200 MPa的水平。本文分析了氮化物基陶瓷高温透波材料研究的现存问题,主要是力学性能与介电性能难以协同提高;最后对高温透波材料体系的选择及其制备工艺的未来发展方向进行了展望。     

热真空环境对常用胶接材料性能的影响

空间的热真空环境是造成光电子器件胶接材料性能退化和放气污染的重要因素.为此,考察了几类典型胶接材料的热真空老化和热真空挥发特性,分析了热真空老化后的力学性能变化及真空挥发产物的主要来源,并对热真空挥发预处理方法进行了验证.结果表明软质的硅橡胶与硬质的环氧树脂胶和丙烯酸树脂胶相比有着更大的质量损失,且含有端羟基的缩聚型硅橡胶和环氧树脂胶真空老化后的模量变化较大.通过真空预处理可以作为降低固化胶真空挥发产物来源的一种有效手段.可为宇航用光电子器件胶接材料的设计选型提供参考依据.     

浆料固相含量对多孔氮化硅陶瓷结构和性能的影响

以琼脂糖作为凝胶物质,采用凝胶注模工艺制备了多孔氮化硅陶瓷,通过改变浆料的固相含量,制备了不同性能的多孔氮化硅陶瓷.结果表明,随着浆料的固相含量从35vol％增加到45vol％,材料的气孔率从57.6％减小至40.8％,弯曲强度从96 MPa增加到178 MPa;大量的长棒状β-Si3N4晶粒从孔壁上生长出来,将气孔填充,其生长方式为溶解-沉淀-析出与气-液-固两种生长机制协同作用的结果.长棒状的氮化硅晶须和恰当的界面结合强度是多孔氮化硅陶瓷具有较高强度的主要原因.     

不同材料发汗冷却结构下氢冷却性能

为了实现航空航天等领域高温大热流燃烧装置的有效冷却,研究了不同材料和工艺制成的发汗冷却结构在高温高热流密度下,氢的发汗冷却性能。模拟高压推力室的结构特点和高热流设计发汗冷却试验件,用电弧加热主流空气模拟高温燃气、以氢气为发汗冷却剂对多孔陶瓷、烧结多孔不锈钢和多孔层板材料进行了33次172 s热试验研究。试验的材料设计孔隙率为10%~40%,燃烧室压力为2.7~8.4 MPa,主流燃气温度约为3 600 K,主流空气流量为220~1 490 g/s,冷却氢气流量为9.6~57 g/s,注入率为0.005~0.029。试验结果表明:当冷却剂氢注入率为1%时,主流与多孔陶瓷材料壁面和粉末冶金多孔结构壁面之间的换热分别减少了30%和70%以上;当注入率为3%时,主流与光刻多孔层间结构壁面之间的换热也能降低60%。证明氢发汗冷却可以有效减小壁面与燃气之间的对流热流。最后还总结得出了常温氢气对高压大热流环境进行发汗冷却的性能关联式。      

陶瓷材料的微波烧结机理探讨

本文根据部分陶瓷材料的微波烧结实验结果和微波加热的特点，对陶瓷材料的微观结构进行了分类，分析了电场在不同结构中的分布特点。提出了微波加热的微区温度梯度模式，以及微波连接的液相连接方式，并据之对实验结果给出了合理的分析和解释。     

Electrical behaviour of ceramic composite materials for aero-engine igniters

High energy igniters are extensively used in aero-engines and this study describes the specific ceramic composite materials used at the igniter tips. These ceramics favour the formation of a plasma-like process on their surfaces under an electrical field not exceeding 1 kV mm⁻¹. The elevated temperature which is reached, and the high energy released during sparks are very favourable for engine ignition, even when internal engine temperature, pressure and fuel flow are unfavourable. Currently used ceramics and possible igniter designs are described. For composite ceramics, the physical mechanisms involved during sparking are presented, together with the high temperature and pressure effect in engines. Degradation mechanisms of materials are also examined to understand the operational life of igniters when working conditions vary. Problems associated with continuous ignition and the type of surface discharge materials are also discussed.     

Ti/Ni/Ti复合层TLP扩散连接Si3N4陶瓷与接头质量控制

研究了Ti/Ni/Ti复合层TLP扩散连接Si3 N4 陶瓷。结果表明 ,Ni Ti过渡液相存在时间短 ,在此期间形成的界面结合强度低 ;必须进一步固态扩散反应才能形成高强度接头 ,相应的接头显微结构为 :Si3 N4 /TiN/Ti5Si3+Ti5Si4 +Ni3 Si/NiTi/Ni3 Ti/Ni。连接时间、连接温度、连接压力及Ti和Ni的厚度影响接头组织和强度 ,其最佳值为 6 0min ,10 5 0℃、2 .5MPa、2 0 μm和 40 0 μm ,所得接头室温和 80 0℃剪切强度分别为 142MPa和 6 1MPa。     

丁羟推进剂新型偶联剂

阐述了丁羟推进剂高温偶联剂选择原则.评定了四类九种偶联剂,指出硼化合物具有提高高温力学性能的优异功能.尤其是硼酸酯化合物5527,能大幅度提高高温力学性能,是优异的丁羟推进剂新型偶联剂.