C/C复合材料致密化制备技术发展现状与前景

综述了C／C复合材料致密化制备技术，分析比较了化学气相渗透工艺、液相浸渍工艺及化学液－气相沉积工艺的优缺点。认为化学气相沉积工艺在过去一些年中发展很快，但它的工艺周期长；液相浸渍工艺繁杂，其浸渍炭化和石墨化工序需反复多次（通常4－6次），因此其效率也比较低；而液－气相沉积工艺周期短、效率高，很有发展潜力，当前急需开展该沉积技术原理的研究及改进其实验设施。     

高体分SiCp/Mg复合材料真空压力浸渗制备工艺研究

进行了真空压力浸渗法制备高体积分数SiCp/Mg复合材料的工艺实验.结果表明,真空压力浸渗法具有良好的渗流条件,避免了气体和夹杂物的裹入等问题;在压力为300 kPa、温度为973 K及保压时间为5 min条件下,成功渗透了振实堆积的单一尺寸SiCp多孔体的最小粒径为32 μm;浸渗后的复合材料中SiCp体积分数达到了58.21%.经OM、XRD分析表明,镁液渗透均匀,复合材料内部组织致密,无明显的孔洞及夹杂等铸造缺陷.     

Ti合金与SiC_p/Al复合材料在无压浸渗同步复合过程中的相容性

采用熔铝无压浸渗复合工艺在高体份SiCp／Al复合材料制备过程中同步复合Ti合金零部件（圆柱体）,研究了这种跨宏-微观尺度、超混杂铝基复合材料的微观组织及性能,特别是SiCp／Al复合材料与Ti合金零部件之间的相容性。结果表明,复合材料性能优异、组织致密,SiC颗粒分布均匀、无偏聚现象。SiCp／Al复合材料与Ti合金之间的界面结合非常紧密,Ti元素向铝合金基体一侧有一定距离的扩散,并且出现了可增强界面结合的连续、无缺陷的界面反应物薄层,SEM和XRD分析表明界面反应产物为Al2Ti,界面剪切强度超过200MPa,完全可以满足在复合材料中的Ti合金零部件处加工装配孔的要求。     

FCVI中气体流量对温度分布的影响

强制流动热梯度化学气相渗透(FCVI)作为一种制备碳基与陶瓷基复合材料的新工艺 ,可在短时间内制备出密度均匀、性能优良的制件。分析了在FCVI工艺过程中预制体温度与气体温度的区别 ,并从理论上推导出了FCVI中气体温度与预制体温度间的关系 ,进一步分析气体流量对气体温度分布的影响。     

电热解法快速致密C/C复合材料研究

该工艺以液烃为前驱体,多孔碳坯浸在液烃中一次完成致密化。沉积温度为800℃～950℃时,坯多经2h～3h致密,其密度达1.62g/cm^3～1.74g/cm^3。以环已烷为前驱体制备的C/C试样具有良好的耐摩擦性能,动摩擦系数为0.2～0.4,静摩擦系数为0.25,每次刹车磨耗的0.89um,满足高性能刹车材料的要求。此外,该工艺所需设备结构简单,工作尺寸放大不受技术性限制,是一种很有开发价值的低成本、快速致密C/C材料的方法。     

高体积分数颗粒预制件及其复合材料的制备

研究了高体积分数颗粒预制件制备工艺及其对复合材料复合质量的影响。用超声分散工艺获得了不同粒径颗粒分布均匀的预制件。用单一粒径多种粒径制成的预制件的最大体积分数分别为５３％和６６％。采用改进的压力浸渗工艺制备了宏观、微观质量较好的ＳｉＣｐ／Ａｌ复合材料。     

超声高温熔体处理对Mg-Gd-Y-Zr合金晶粒及力学性能的影响

探究超声处理温度、超声处理时间及超声功率密度对Mg-Gd-Y-Zr合金晶粒和力学性能的影响。结果表明:超声高温熔体处理可有效细化Mg-Gd-Y-Zr合金晶粒,提高其力学性能;在660~750 ℃范围内,随着处理温度的升高,合金晶粒尺寸逐渐增大;相较于未处理合金,处理温度在750 ℃时,合金晶粒的细化效果更为显著。当超声功率密度为0~2.31 W/cm³或处理时间为0~90 s时,随着超声功率密度的提高或处理时间的增加,合金晶粒尺寸先减小后增大,转折点分别为1.29 W/cm³和60 s。合金的力学性能与其晶粒尺寸基本对应,合金的晶粒尺寸越小,其抗拉强度和伸长率越高。当处理温度为750 ℃、超声功率密度为1.29 W/cm³、处理时间为60 s时,与未处理的合金相比,合金晶粒尺寸减小53%,其抗拉强度和伸长率分别提高了31%和79%。     

3D针刺C/SiC复合材料螺栓的低成本制备及力学性能

以三维针刺碳毡作为预制体,通过化学气相渗透(CVI)工艺,制备了密度约为1.50～1.60 g/cm3的半成品C/SiC复合材料板材,然后采用专用磨具在半成品复合材料板上按照指定的取样方式切割出螺杆与头部毛坯,并分别对螺杆和头部攻丝,将两者装配在一起形成半成品螺栓,对半成品螺栓CVI致密化并在其表面制备SiC抗氧化涂层,制备出低成本的3D针刺C/SiC复合材料螺栓.提出了C/SiC复合材料螺栓力学性能的测试方法,通过自行设计的夹具,对所制备螺栓的力学性能进行了测试表征,并利用扫描电子显微镜(SEM),对C/SiC复合材料螺栓的拉伸断口形貌进行了观测.结果表明,所制备的螺栓具有较好的抗拉和抗剪能力,室温下螺栓的抗拉强度和剪切强度分别为151.7 MPa和85.6 MPa.     

双金属溶渗技术在双系液压作动筒隔套的应用

针对双腔作动筒对隔套强度、耐磨性的要求，研制了双金属隔套，解决了单一材料隔套刚度与耐磨性难以兼顾的技术难题。提出的双金属溶渗技术工艺方法与检测方法，有效解决了两种金属的结合、钢材料热处理后晶粒度粗大、真空熔渗时表面易氧化等问题，确保了产品质量，为双金属溶渗技术跨领域使用提供了参考。     

基于敏感性分析的反应动力学自适应建模方法

为了降低采用基元燃烧模型模拟反应流的计算时间,提出一种基于敏感性分析的自适应化学反应机理简化方法。该方法结合敏感性分析方法与自适应机理简化的思想对详细化学反应机理在不同工况点进行简化,并形成即时简化机理集。在燃烧模拟过程中,对于不同反应工况点使用不同的即时简化机理对反应流进行数值模拟,以替代传统的全局使用单一简化机理的反应流数值模拟方法。基于GRI-3.0机理,采用均相大空间甲烷自燃着火过程对该方法进行了测试;简化机理与详细机理计算结果的比较,证明了该方法的正确性与高效性。