Al_2O_3(YAG)/LaPO_4层状陶瓷复合材料研究

选择Al2O3(YAG)作为基体片层材料,LaPO4作为界面层材料,采用凝胶注模成型技术制备出基体层材料的坯片,然后在基体层坯片上采用浸渍或喷涂工艺附着界面层材料,最后将坯片叠置于模具中热压烧结.制备的陶瓷复合材料微观结构均匀,基体片层厚度为110-150μm,界面层厚度为10～30μm,实测层厚比为11.重点研究工艺参数及界面层成分对层状陶瓷复合材料室温性能的影响.结果表明,氧化物基层状陶瓷复合材料的抗弯强度比基体材料略有下降,但室温断裂韧性达到了13.52MPa·m1/2,是基体材料断裂韧性的3倍.对比氧化物基层状陶瓷复合材料与基体材料在断裂过程中裂纹扩展路径的差异.     

先驱体转化─热压烧结法制备C_f/SiC复合材料

以Y2 O3-Al2 O3和MgO -Al2 O3为烧结助剂体系 ,研究了烧结助剂体系及其含量对Cf/SiC复合材料密度与力学性能的影响。结果表明 ,以Y2 O3-Al2 O3为烧结助剂时 ,复合材料的力学性能优于烧结助剂为MgO -Al2 O3时复合材料的力学性能。当烧结助剂为Y2 O3-Al2 O3时 ,随着烧结助剂含量的增加 ,复合材料力学性能不断提高 ,断裂韧性在烧结助剂含量为 12 %时达到最大值 14.83MPa·m1/ 2 。进一步增加烧结助剂的含量 ,复合材料的抗弯强度虽有提高 ,但断裂韧性急剧降低。烧结助剂含量超过 15%后 ,抗弯强度也急剧降低。结果同时证明 ,复合材料的断裂行为取决于纤维 /基体间的界面结合强度 ,即纤维 /基体间的界面结合情况是决定纤维增强陶瓷基复合材料力学性能的关键因素     

锆组元改性Cf / SiC 的制备及烧蚀性能

通过对Cf/Si C复合材料基体进行改性制备了碳纤维增韧的超高温陶瓷基复合材料,并研究了其结构形式及组分比例对高温抗氧化耐烧蚀性能的影响。电弧风洞的测试结果表明:经过超高温陶瓷改性的Cf/Si C复合材料的抗氧化耐烧蚀性能明显提高,其中陶瓷基体中Zr C含量约为40wt%时,高温抗氧化耐烧蚀性能提高尤为显著,其在600 s来流条件为2 400 K/Ma0.6/0.5 MPa的电弧风洞考核试验条件下,质量烧蚀率仅为7.37×10-5g/(cm2·s),有望满足超燃冲压发动机燃烧室的使用要求。     

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。     

纳米石墨微片/聚丙烯酸酯导电压敏胶的制备研究

以纳米石墨微片(NanoG)为导电填料,聚丙烯酸酯为基体,采用溶液共混法制备了纳米石墨微片/聚丙烯酸酯导电压敏胶.扫描电镜( SEM)显示纳米石墨微片直径为1～10μm,厚度为20～80nm.红外光谱测试(FTIR)表明纳米石墨微片与聚丙烯酸酯之间形成了氢键,两者形成了均相的复合体系.透射电镜(TEM)揭示了纳米石墨微...     

碳酸钙对炭黑/环氧树脂复合材料电性能的影响

研究了CaCO3对CB/EP体系室温体积电阻率及阻温特性的影响。以碳酸钙(CaCO3)为改性剂,炭黑(CB)为导电填料,环氧树脂(EP)为基体树脂,2-乙基-4-甲基咪唑(2,4-EMI),采用超声分散法制备了CaCO3/CB/EP复合材料。通过对其室温体积电阻率和电阻-温度特性的测试,结合扫描电镜等进行了微观形貌表征与分析。结果表明,在CB含量为14%的CaCO3/CB/EP体系中,随CaCO3含量增加,复合材料的室温体积电阻率先下降后上升,在0.5∶1(CaCO3∶CB)时达到最小值;含CaCO3的EP/CB导电复合材料PTC(正温度系数)效应强于CB/EP复合材料,在测试温度范围内没有出现NTC(负温度系数)效应。     

炭黑填充导电硅橡胶的结构与性能

采用SEM、TGA等表征了炭黑填充导电硅橡胶的性能及结构,并研究其导电机理.结果表明,乙炔炭黑含量对导电硅橡胶的力学性能有明显影响.含量超过45 phr后,其体积电阻率变化不明显,炭黑在橡胶内部形成"球簇"和"簇链"结构,因而炭黑的增多,增加了"导电通路",降低橡胶的体积电阻率;导电硅橡胶的最佳耐热性填充量为50 phr,此时随温度的增加,其拉伸强度下降;在100℃下长期老化后的导电性能下降.     

C/C复合材料的纳米压痕实验及其性能分析

采用纳米压痕技术研究了不同石墨化温度和混合基体碳的C/C复合材料的性能。结果表明：石墨化温度为2 500 ℃的C/C复合材料的模量比石墨化温度为2 300 ℃的纳米压痕模量降低了10%;纳米压痕法测得热解碳、树脂碳和沥青碳混合基体的C/C复合材料中的树脂碳模量最高,热解碳的次之,沥青碳的最低;通过对纳米压痕载荷位移曲线进行非线性拟合,经过有限元计算最终得到C/C复合材料微观组元的表面断裂韧度为0.492 MPa?m^1/2。     

首周期裂解方式对先驱体转化制备C_f／SiC复合材料性能的影响

以聚碳硅烷(PCS)为陶瓷先驱体,采用PIP工艺制备3D-B Cf/SiC复合材料,研究了首周期采用不同裂解方式对基体及材料性能的影响.研究结果表明,首周期采用真空裂解或加压(5MPa)裂解,先驱体的陶瓷产率不同,加压裂解的陶瓷产率最高,达到67.2%.裂解方式对产物的晶体结构没有明显的影响;首周期采用真空裂解制得的Cf/SiC复合材料性能最优,室温弯曲强度和断裂韧性达到404MPa和20.2MPa·m1/2,分别比采用加压裂解所得材料的性能提高40.7%和42.3%.     

不连续碳化硅增强铝基复合材料磨损性能的研究

本文对粉末冶金法制备的SiC晶须(SiC_w)与SiC颗粒(SiC_p)增强的2024Al、2124Al复合材料在销盘式磨料磨损试验机上进行了磨损试验,并用扫描电镜对磨损表面进行了观察。结果表明,与基体合金相比复合材料的抗磨性能显著提高,复合材料的抗磨性能主要取决于增强组元的含量与大小,30vol.％SiC_(p(20μm))/2024Al复合材料的抗磨性可达基体合金的5倍。     

环氧树脂基导电复合材料力电性能研究

实验研究了填充炭黑的环氧树脂基导电复合材料的导电机理,不同炭黑掺量复合材料在一次加载及反复加载卸载下的力电效应。结果表明,炭黑掺量为20%试件的力电效应明显且稳定;各掺量试件卸载后均存在较大残余电阻,经多次加载卸载后,电阻变化率逐渐减小并趋于稳定值;卸载后电阻恢复率不断增加,最终可完全恢复。     

Microstructure,thermophysical property and ablation behavior of high thermal conductivity carbon/carbon composites after heat-treatment

Uni-directional carbon/carbon composites with high thermal conductivity are suitable to supply continuous thermal protection for future reentry vehicles since they could reduce surface temperature and ablation rates simultaneously in harsh environments. In this work, the high thermal conductivity carbon/carbon composites were prepared by chemical vapor infiltration. After heat-treatment, both their open porosity and internal friction increase due to the fiber/matrix thermal expansion mismatch; while their thermal conductive performance become better due to more complete carbon structure. With raising heat-treatment temperature from 1800 °C to 2450 °C, the mass and linear ablation rates of C/C composites with fibers vertical to the oxyacetylene torch for 60 s decrease from 0.66 mg/s and 2.95 μm/s to 0.51 mg/s and 2.05 μm/s respectively. The improved ablation resistance is resulted from the increased thermal conductivity from 282 to 508 W/(m·K) and more carbon fibers exposed to the flame during ablation, which have better oxidation resistance than those of carbon matrix. While such ablation rates become larger for composites with fibers parallel to the flame, from 1.02 mg/s and 3.73 μm/s to 1.28 mg/s and 5.01 μm/s respectively since the ablation occurred more easily through gaps at the fiber/matrix interfaces, which become larger and are always exposed to the flame for this case.     

陶瓷纤维梯度增强活塞的梯度方程研究

 功能梯度材料零件具有单质材料零件无法比拟的理化性能优势，然而由于材料分布复杂以及对功能梯度材料本身性能研究不充分，使性能分析存在很多困难。论文应用复合材料热性能理论，采用有限元分析软件ADINA，分析陶瓷纤维梯度增强活塞（材料梯度方程的参数不同）的温度分布和应力分布，结果表明陶瓷纤维梯度层可以明显改变活塞温度分布，缓和由于热膨胀系数不匹配，在陶瓷纤维增强层与活塞本体交界处产生的应力。根据计算结果拟合出温度峰值、整体应力峰值和层间应力峰值与方程系数之间的曲线，并加以验证。     

准三维C/C复合材料的弯曲性能及其破坏机理

以碳纤维针刺毡为预制体,采用CVI法或结合液相法制备了热解碳、树脂碳和沥青碳基质的准三维C/C复合材料,并研究了这些材料的弯曲性能及其断裂机理.研究表明:对于热解碳基质,SL基质碳的弯曲强度明显高于RL和SL RL两种基质碳;弯曲强度随密度增高而增大;致密度越高,基体支撑越强,同时微裂纹和孔隙度越低,弯曲性能越好.     

连续同步复合法快速制备C/SiC复合材料

连续同步复合法是一种建立在传统 CVI原理基础上的制备碳布增韧陶瓷基复合材料的新工艺 ,在制备过程中碳布通过连续缠绕在旋转的石墨衬底上 ,使纤维预制体的制备与基体的热解沉积同步进行 ,从而实现增韧相与基体在宏观和微观尺度上同步复合。通过控制反应物气体浓度、沉积温度与碳布缠绕线速度 ,达到控制微观孔隙网络与宏观孔隙的协调致密化。采用连续同步复合法制备碳布增韧 Si C基复合材料 ,实际密度可达其理论密度的 93 % ,制备周期显著缩短。     

热压烧结法制备Cf／SiC陶瓷基复合材料研究

以有机硅先驱体聚碳硅烷为粘结剂,采用热压烧结工艺,制得了Ｃｆ／ＳｉＣ陶瓷基复合材料,并对其三点弯曲强度进行了测试和分析,结果表明：该工艺方法可方便的制得强度较高的陶瓷基复合材料单向板;其三点弯曲强度与试样的高跨比有很大关系,高跨比越大,弯曲强度越小;当高跨比为０．０７３时,材料弯曲强度为４７５．１ＭＰａ,断裂功为４．４７ｋＪ／ｍ＾２;材料的应力－应变曲线与普通陶瓷不同,表现塑性变形的非线性弹性特征     

高导热树脂基复合材料的研究进展

综述了树脂基导热复合材料的导热机理及模型、种类以及影响因素,列举了金属、陶瓷、碳质以及混杂填料4种树脂基导热复合材料,分析探讨了树脂基体种类,导热填料种类、形状和用量,导热填料/树脂基体界面以及制备工艺等对复合材料导热性能的影响,并对高导热树脂基复合材料的应用前景和发展趋势进行了展望.     

共熔法制备超高温陶瓷基复合材料

首次采用共熔法制备超高温陶瓷基复合材料,三个样品初始组分分别为ZrB_2与鳞片石墨,ZrB_2、TaB_2、SiC及鳞片石墨,ZrB_2、MoSi_2与鳞片石墨。研究结果表明,共熔法制备的复合材料中各相分散均匀,产物中的石墨高度有序,石墨层间距分别为0.335 4、0.335 9与0.337 7 nm,且三者的微晶厚度分别为63.4、51.5及68.7 nm,拉曼光谱结果表明硼已经掺杂进入了石墨的网格结构。所制得的超高温陶瓷基复合材料样品中均存在一定的孔隙率,且制备的超高温陶瓷基复合材料的热导率较低。该方法为一种新型、快速、一步法制备超高温陶瓷基复合材料工艺。     

Cf/SiC的制备及连接性、抗氧化性研究

论述了Cf/SiC常用的制备工艺和钽、铌及其合金在SiC陶瓷、Cf/SiC连接方面的应用,铱在C/C、石墨抗氧化方面的应用。指出了难熔金属在陶瓷基复合材料上应用存在的问题,提出了解决的方法,展望了难熔金属在陶瓷基复合材料上应用的发展方向。     

发动机支点柔性圆周炭石墨密封材料PV值试验

根据高空长航时航空发动机支点柔性圆周炭石墨密封材料的实际服役工况,从高摩擦线速度（60～130 m/s）、轻载（30～400 kPa）和温度（25～600 ℃）的角度出发,自主设计动态试验测试台,评测国内部分现役机型用炭石墨密封材料的PV值,并通过装机论证PV值试验的可行性。试验结果表明:采用80 m/s恒速,逐级增加载荷测得XX1#-1、XX2#-1、XX3#-1、XX4#-1和XX5#-1的许用[PV]值分别为4.8、5.9、6.9、9.1、12.3 MPa·m/s。采用300 kPa定载,逐级增加线速度测得XX2#-2、XX3#-2、XX4#-2和XX5#-2的许用[PV]值分别为6.0、8.0、10.0、12.0 MPa·m/s。经某研究所装机论证发现当试验样的许用[PV]值小于发动机的许用[PV]值时,易出现异常磨损,并伴随燃气泄漏;当试验样的许用[PV]值大于发动机的许用[PV]值时,能为发动机支点炭石墨密封材料选型提供材料特性数据,为发动机炭石墨密封材料的研究提供鉴别方法。此外,该试验方法将大大节约发动机用石墨封严材料选型的时间成本、人力成本和上机论证经费的投入成本。