飞机碳/碳复合刹车材料制备工艺

飞机C/C复合刹车材料的出现标志着航空刹车系统的重大变革。本文通过C/C复合刹车材料制备工艺试验研究,确定选用压差法CVD工艺;该工艺选用吉林炭素厂碳布、纯度≥95％的丙烯沉积气和普通氨稀释气体,得到沉积温度>700℃、炉压<8000Pa等最佳的工艺参数;并阐述了碳布叠层夹角及高温热处理在沉积过程中的重要作用。     

民用客机碳刹车盘的制备及性能研究

为实现民用客机碳刹车盘组件的国产化,开展碳刹车盘组件的研制工作。本文采用整体针刺毡+化学气相沉积(CVD)工艺制备该型飞机碳刹车盘,其平均密度达到1.769g/cm~3,高于国外OEM样件。整体针刺毡结构的引入,使碳刹车盘的力学性能要明显优于国外OEM件,提高了刹车材料及飞机的安全性。同时,该碳刹车材料摩擦性能的离散性小于国外OEM件,在刹车过程中冲击力较小,提高了飞机的操稳性,延长了起落架的寿命。     

碳／碳复合材料的高温持久性能测试及分析

为了研究碳／碳复合材料作为高温结构材料的高温持久性能，本文用化学气相沉积（ＣＶＤ）法制备了Ｔ３００碳纤维增强热解碳的单向碳／碳复合材料，并用特殊设计的设备测定了该材料在２０００℃、２１００℃高温下的断裂寿命，结果高于室温。     

新型超低密度隔热碳／碳复合材料的研究

本文介绍了一种新型碳／碳材料，即超低密度隔热碳／碳复合材料的制备方法、性能、影响因素及其用途。     

预制体结构和热解碳组织对二维碳/碳复合材料热物理性能影响

制备了针刺毡、短纤维树脂模压、碳布叠层 3种预制体 ,其碳纤维体积含量均为 4 0 %。采用化学气相沉积工艺制备了 4种C/C复合材料 :针刺毡 粗糙体热解碳 (具有两种定向热解碳组织 )、短纤维 树脂和热解碳、碳布 光滑体热解碳复合材料 ,对其进行 2 5 0 0℃保温 2h的高温热处理。在 0～ 90 0℃ ,研究了预制体结构和热解碳组织对二维C/C复合材料的热膨胀系数、比热容、热扩散率、导热系数等热物理性能影响。研究发现 :预制体和热解碳结构对C/C复合材料热物理性能有强烈影响。 0～ 90 0℃ ,4种材料的热膨胀系数都非常小 ,与温度近似的成线性关系 ,且几乎具有相同的斜率 ,在一定条件下 ,其值呈现负热膨胀性质 ;0～ 90 0℃ ,4种材料都有高的导热系数 ,但作为温度的函数 ,其值随预制体结构、热解碳组织和传热方向而变化 ,x y向的导热系数 (2 5 .6～1 74W / (m·℃ ) )比z向的 (3.5～ 5 0W / (m·℃ ) )高几倍     

高摩擦性能碳／碳复合材料的微观结构

使用激光拉曼探针和电子显微术对试样的断裂面和薄膜样品观察及电子衍射技术研究了两种抗摩擦性能相差悬殊的碳／碳复合材料的微观结构，发现两种材料的微观结构在石墨晶体的结晶结构完整性和取得性以及纤维和基体间的界面行为上有显著差异。     

酚醛树脂基泡沫碳材料的烧蚀与隔热性能

为考察纳米孔径的酚醛树脂基泡沫碳材料的烧蚀与隔热性能,以酚醛树脂为碳源,环戊烷为发泡剂,吐温80为表面活性剂,对甲苯磺酸为固化剂,采用发泡固化碳化工艺制备了低密度泡沫碳材料。所制备的泡沫碳材料密度为0. 3 g/cm^3,压缩强度达到了11. 7 MPa。采用LFA457激光导热仪考察了泡沫碳材料在不同温度下(25、200、400、600℃)的导热性能,25℃下热导率为0. 141 W/(m·K),600℃下热导率为0. 344 W/(m·K);通过氧乙炔试验(30 s/60 s)对泡沫碳材料与C/C复合材料在同样的气流条件下隔热性能进行了比较,在材料正面烧蚀峰值温度泡沫碳材料比C/C复合材料高出约400℃的情况下,背面峰值温度比C/C复合材料仍低出150℃;通过氧乙炔试验考察泡沫碳材料的抗烧蚀性能,氧乙炔烧蚀60 s的线烧蚀率为0. 031 mm/s。试验结果证明低密度的泡沫碳材料同时具备优异的隔热与高温抗烧蚀性能。     

碳/碳材料与石棉/酚醛间热摩擦系数试验

根据固体火箭发动机喉部结构的实际工况,取样并设计试验,采用SRV高温摩擦磨损试验机测试了碳/碳与模压石棉/酚醛材料间的热摩擦系数,总结了这两类材料间的摩擦系数随温度、接触载荷及摩擦速度的变化规律。试验结果表明,碳/碳与模压石棉/酚醛材料间的热摩擦系数随温度升高呈非线性单调下降趋势;含胶层的两材料组件间摩擦系数明显高于无胶层组件间摩擦系数;温度一定条件下,载荷增加使得摩擦系数小幅降低;随着摩擦速度的提高,摩擦系数呈增大趋势。     

旋转CVI制备陶瓷基复合材料碳界面层

用旋转ＣＶＩ工艺，通过优化工艺参数，在低压（５ｋＰａ）、高温（１１００℃）、高Ｃ３Ｈ６ 浓度（６２．５ｖｏｌ％ ）以及３．５ｍ ｍ ·ｍ ｉｎ－ １ 碳布旋转线速度条件下，在二维碳布上快速制备了厚度均匀（０．２５μｍ ）、表面规整的致密热解碳界面层。实验结果表明：沉积温度对界面层表面状况有较大的影响；采用减压法与优化沉积炉结构与几何尺寸，能有效防止高温高Ｃ３Ｈ６ 浓度下炭黑的形成。     

热解碳界面层与国产T300 增韧SiC 复合材料拉伸性能关联性初探

在国产T300碳纤维上沉积不同厚度的热解碳形成界面层,通过前驱体浸渍裂解工艺制备“迷你”Cf/SiC复合材料,考察了T300碳纤维在相同工艺过程中其界面层厚度的最优工艺参数,并研究了热解碳界面层与“迷你”复合材料拉伸性能的关联性.采用SEM与Raman手段对Cf/SiC复合材料进行结构表征.结果表明:该复合材料有明显的裂纹偏转,经高温热处理后界面层状结构更加明显,其复合材料的拉伸强度随热解碳厚度的增加其值有先增加后减小的趋势(PyC的厚度在0～150 nm),当界面层厚度约为60 nm时达到最大值(1 385.7 MPa).     

用物理溅射法在碳纤维表面涂覆SiC

采用物理溅射法在碳纤维表面涂覆ＳｉＣ,研究其工艺参数对涂层厚度及性能的影响。结果表明：该方法可在碳纤维表面得到均匀、连续的ＳｉＣ涂层。当涂层厚度适当时,原纤维的强度不受影响,且工艺具有涂覆温度低,沉积速度快的特点。     

磁力研磨法去除燃油喷嘴积碳的试验研究

针对燃油喷嘴大修再制造中积碳难去除的问题。利用扫描电子显微镜（SEM）分析喷嘴表面积碳的微观形貌和成分组成，为磁力研磨技术去除积碳方法的确定和工艺研究奠定基础。从旋转磁场的产生原理、磁针在磁场中受力和磁针在磁场中运动三方面综合分析了磁力研磨法的材料去除机理。采用电磁研磨装置对喷嘴进行积碳去除试验，运用响应面分析法分析旋转磁场转速、磁针的型号尺寸和研磨时间的交互作用对材料去除量和表面粗糙度的影响规律，确定试验的最佳工艺参数。最优的工艺参数为：磁针型号尺寸Ø0.8 mm×5 mm，旋转磁场转速1 000 r/min，研磨时间40 min。通过微观形貌的观测以及表面应力检测分析，综合评价研磨后的喷嘴表面质量。结果表明，研磨后的喷嘴表面积碳基本去除，表面光滑，残余应力明显下降，金相组织完好。经过专业测试，研磨后的残余积碳小于技术要求规定值。采用磁力研磨技术，可以有效去除燃油喷嘴表面积碳，去除效率高，技术环保，满足绿色再制造的要求。     

环状针刺C/C复合材料的压缩性能及破坏机理

以碳纤维针刺毡为预制体,采用CVI致密工艺制作准三维C/C薄壁回转体,具有各向异性的力学性能.本文主要对三个主方向的材料压缩性能及破坏机理进行了研究讨论.结果表明:轴向压缩与环向压缩性能相似具有较高的压缩模量.材料的径向压缩表现为假塑性断裂行为,在材料的断裂面上具有大量纤维及基体碎屑,材料发生剪切破坏及基体压溃破坏.材料的轴向压缩与环向压缩表现为脆性断裂行为,材料主要以分层劈裂方式破坏.     

类金刚石薄膜的微/纳米机械和摩擦性能

采用真空磁过滤等离子电弧沉积的方法在9Crl8钢上沉积不同厚度的DLC膜。为了检测成膜质量，在较宽的载荷范围内分别使用显微硬度、纳米压痕和划痕技术表征9Crl8钢和DLC／9Crl8的机械和摩擦性能。结果显示，9Crl8和DLC的纳米硬度和弹性模量分别为8GPa、250GPa和60GPa、600GPa，9Crl8、DLC和有机膜的摩擦系数分别为0．35、0．20和0．13。纳米压痕和划痕技术能为DLC／9Crl8提供丰富的近表面弹塑性变形和摩擦、磨损等信息。DLC／9Crl8的机械和摩擦性能的研究可以用来评估膜的承载和抗磨损性能。     

直流电弧喷射等离子体炬阳极喷嘴积碳现象的研究

采用高功率直流电弧等离子体喷射化学气相沉积工艺,制备了不同厚度的自支称金刚石厚膜.实验发现,等离子体炬阳极喷嘴积碳是沉积过程中最突出的问题之一.从理论和实验两个方面研究了阳极积碳产生的原因,并通过激光拉曼光谱分析了碳球的结构和成分.结果表明,碳球由金刚石层、混合层和最外面的石墨层构成.详细分析了甲烷浓度、冷却水温度、放电电弧的局部高温、阳极喷嘴的表面质量对积碳形成的影响,并提出了改进措施.     

几种碳纤维/双马树脂复合材料湿热特性实验研究

 针对碳纤维/双马树脂体系,研究了不同湿热条件、不同碳纤维种类和预浸料制备方法下复合材料层板的湿热特性,通过考察吸湿量、动态力学性能、弯曲性能及其断口形貌等方面分析了各因素对复合材料吸湿特性的影响规律。结果表明,在实验范围内不同湿热条件下水分主要引起复合材料发生了物理变化,而没有发生明显的化学变化;国产T300级碳纤维复合材料湿热性能偏低,这与其界面粘结性能较弱有一致性;与干法预浸料相比,湿法预浸料制备的复合材料层板湿热性能明显偏低,说明溶剂对双马树脂复合材料的界面性能和吸湿性有重要影响。     

碳/碳复合材料表面纳米HAp/壳聚糖生物复合涂层的制备

以声化学法合成的纳米羟基磷灰石(HAp)为起始原料,以异丙醇作为分散介质,采用水热电泳沉积法在经壳聚糖(CS)溶液改性后的碳/碳复合材料(C/C)表面沉积纳米HAp/CS生物复合涂层.重点研究了水热条件下沉积电压对复合涂层的晶相组成、形貌和结构的影响规律.采用X-射线衍射仪(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、傅立叶变换红外光谱分析仪(FTIR)和场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)对所制备的涂层进行表征.结果表明:随着沉积电压的升高,涂层更加致密和均匀;同时水热环境有利于纳米HAp晶粒的生长,制备出的HAp/CS复合涂层不需要后续热处理.     

EFFECT OF DEPOSITIONS CONDITION ON THE MICROSTRUCTURE OF C／C MINICOMPOSITE

C/C minicomposites were manufactured by CVI with propylene as resource gas and Ar as diluent gas. Effects of deposition temperature, the flow rate of propylene and total system pressure on theof C/C minicomposites were investigated. Deposition conditions are as follows: deposition temperature ranging from 870℃ to 1000℃. the flow rate of propylene from 10 to 60 ml/min, and total system pressure from 3 to 16kPa. The results revealed : The deposit distributes non-uniformly as increasing the deposition temperature or total system pressure. The effect of the flow rate of propylene on the distribution of deposit observes different principles at different deposition temperatures. If the deposition temperature rises to 900℃, the deposit distributes more non-uniformly as increasing the flow rate of propylene. The morphology of deposit varies with deposition condition, such as smooth, droplet-like or spike-like. Deposition mechanism varies with deposition condition. It can be surface reaction nucleation and growth, heterogeneous nucleation of liquid droplet on carbon fiber or gas-borne nuclei-growth. With the principle of nuclei-growth of crystal and the method of phenomenology, the changes of deposition mechanism and the morphology of pyrolytic carbon with deposition condition were explained successfully. The effect of deposition condition on deposit homogeneity stems from the effect of deposition condition on the CVI kinetics and the deposition mechanism of pyrolytic carbon.     

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.     

JF-12激波风洞在火星进入环境下的运行特性

火星探测是目前国际深空探测的热点,而火星着陆是火星探测的关键技术之一,火星着陆器发展中面临的一个严峻的挑战是其气动环境远远不同于地球大气的空气。然而,现阶段大多数地面试验设备都是以空气为试验气体来设计的,而不是火星大气的CO₂。本文利用高温热化学反应流动数值计算技术,对JF-12反向爆轰驱动激波风洞在火星进入环境下（主要气体成分是CO₂）的运行特性进行了计算模拟,通过调整激波管中驱动/被驱动气体的初始参数和高/低压段的截面积比,来模拟其中的波系产生、传播过程以及反射激波与接触面的相互作用机制。研究发现,相同情况下驱动CO₂的缝合激波马赫数要明显高于空气,通过减小驱动气体的声速和低压段的直径,可以在驱动CO₂时获得驻室压力稳定的试验气体。