多晶石墨的氧化和断裂破坏特性的研究

前言 多晶石墨广泛地被应用于各种工程设计和各个工业部门、包括宇航、原子能、航空、冶金、电机和机械制造等,在很多情况下它是在高温下工作,不但经受应力而且遭受氧化,因此研究氧化对多晶石墨性能的影响有很大实际意义。 氧化除了对多晶石墨性能有影响之外,对     

ZrB2基超高温陶瓷材料的抗热震性能

通过水淬法对原位合成与热压烧结制备的组分为ZrB2-20%(体积分数,下同)SiC-6.05%ZrC陶瓷材料的热震性能进行了研究。对比了不同热震温差、室温水(25℃)与沸水冷却环境、单次与五次循环热震次数以及高温氧化对原位合成试样抗热震性能的影响。计算了原位合成与热压烧结两种工艺制备的同组分试样的抗热震参数,结合试验结果探讨了材料的抗热震机理。结果表明,原位合成试样的抗热震性能优于热压烧结试样。     

导热硅橡胶复合材料研究

以甲基乙烯基硅橡胶为基胶,两种不同粒径(3 μm,20 μm)的微米氧化铝为导热填料制备了填充型导热绝缘硅橡胶.研究了不同粒径氧化铝混合填充用量对硅橡胶导热性能、硫化行为、热膨胀系数、热稳定性影响.结果表明,随氧化铝用量增加体系热导率和热稳定性显著上升,线性膨胀系数降低,填料对硅橡胶硫化影响不大.使用电子级玻璃布为增强体制得了热导率达0.92 W·(m·K)-1、电绝缘和力学性能优良,适宜作为绝缘导热场合的热界面使用的导热硅橡胶复合材料.     

B-7生焦基石墨的工艺和性能

前言 在研制抗热应力石墨方面,主要方向是降低石墨的热膨胀系数,增大石墨的断裂应变。 生焦工艺制备高应变石墨显示了令人鼓舞的前景。这种工艺是美国国立橡树岭实验室在六十年代为研制核石墨而发展起来的。1971年美国国立橡树岭实验室在海军武器实验室的支     

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     

激光冲击波对单晶合金抗热腐蚀性能的影响

针对镍基单晶高温合金叶片服役时受高温腐蚀工作环境影响极易疲劳断裂问题,研究了不同激光冲击次数下激光冲击强化对单晶合金抗热腐蚀性能的影响。利用显微硬度仪测量激光冲击前后合金纵截面的显微硬度;借助扫描电子显微镜（SEM）和能谱仪（EDS）观察和分析腐蚀层表面及纵截面的微观组织,并结合X射线衍射仪（XRD）确定腐蚀层表面相结构。实验结果表明：经激光冲击强化后,合金表面显微硬度和截面硬度影响层深度均随激光冲击次数的增加而增大;在短时热腐蚀实验中,当激光冲击次数增加到1次、2次、3次后,合金腐蚀最大单位面积增重量分别从未冲击合金的2.87 mg·cm^-2降低到2.17、1.81、1.10 mg·cm^-2,腐蚀层深度分别从91μm降低到65、41、27μm,且表面腐蚀坑的尺寸、深度和数量明显下降,保护性氧化膜致密性得到提高。所得结果表明激光冲击强化能有效提高900℃/75%Na₂SO₄-25%NaCl盐膜条件下单晶合金的抗热腐蚀性能。     

聚酰亚胺导电复合材料的制备及性能

采用片状石墨(GP)、短切碳纤维(SCF)及长碳纤维(LCF)为导电填料,利用高温模压成型的方法制备聚酰亚胺导电复合材料.研究了采用丙酮溶剂化处理、浓硝酸常温氧化、气相高温氧化三种处理填料的方法及导电填料的复配对复合材料体积电阻率和力学性能的影响,在PI∶GP∶CF=2∶7∶1配比时,其体积电阻率可达1.52×10-2Ω·cm,弯曲强度达48 MPa.     

CeO_2含量对Nd_2Ce_xO_(3+2x)热障涂层性能的影响

采用高温固相法合成了Nd2CexO3+2x(x=2.0,2.25,2.5,2.75,3.0)复合氧化物,在高温合金基体上采用等离子喷涂制备了该材料热障涂层.XRD分析结果表明Nd2CexO3+2x粉末和涂层均为立方萤石晶体结构.考察了CeO2含量对Nd2CexO3+2x的力学性能(弹性模量、维氏硬度和断裂韧性)和等离子喷涂涂层在1250℃抗热震性能的影响.随着CeO2含量增加,材料的弹性模量降低,维氏硬度和断裂韧性提高.通过提高初始粉末中CeO2的含量,获得了组成接近化学计量比Nd2Ce2O7的涂层,涂层的抗热震性能增强,热循环次数达到1000次以上.Nd2CexO3+2x涂层的失效原因主要是:与金属基体之间热膨胀系数不匹配、粘结层氧化和涂层烧结.     

石墨含量对PEEK基复合涂层性能的影响

利用石墨和聚四氟乙烯(PTFE)对聚醚醚酮(PEEK)进行混杂改性,控制PTFE和PEEK的质量比不变,通过冷压烧结的方法在不锈钢表面制备不同石墨质量分数的PEEK基复合涂层,研究石墨含量对涂层力学和摩擦性能的影响。结果表明:随着石墨质量分数的增多,PEEK基复合涂层的结晶度逐渐下降,涂层的硬度先增高后降低,摩擦因数不断降低,磨损率先降低后上升。在石墨质量分数为4%时,硬度最高21.78HV,摩擦因数为0.0461,磨损率最低为2.06×10~(-6)mm~3/(N·m),这与之前的研究相比,涂层的耐磨性得到大幅提高。但是过高的石墨质量分数会使分子链柔顺性下降、链段运动降低,涂层的耐磨性大大降低。     

最终热处理温度对三向碳-碳材料抗热震性能的影响

本文采用抗热震因子这一指标来衡量三向碳-碳增强石墨复合材料的性能,指出最终热处理温度对材料性能的影响:提高最终两次的热处理温度,可以降低材料的线膨胀系数、拉伸强度,提高材料的抗热震因子,导热系数无明显变化。     

生焦基石墨的特性和显微结构

作为高级热结构应用的块石墨必须具有低的热膨胀系数和高的断裂应变。常规石墨是采用碳化或石墨化高温处理过的焦炭作填料,采用有机物作粘合剂而制备的。到七十年代中期,美国先后发展了ATJ-S、CMT、994-2等石墨,其垂直向断裂应变达到了0.7％。然而,在改进断裂应变方面,常规石墨已很难获得更大的突破。 美国橡树岭实验室在采用生焦作填料制     

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。     

MoSi2-YSZ高发射涂层对硅橡胶基防热材料的隔热及抗热振性能影响

制备了MoSi₂-YSZ复合硅橡胶基辐射型热防护涂层,并对其耐烧蚀性能和抗热振性能进行了表征。结果表明：与传统烧蚀型涂层相比,辐射型涂层在0.3～2.5μm波段发射率达到0.93以上,且静态热流测试背板温升降低60%,热振测试背板温升降低30%。辐射型涂层在热振测试中由于辐射散热机制表现出对温度响应的迟滞性,使得背板温度变化率的峰值降低40%。MoSi₂氧化形成的致密氧化层具有良好的保护性和自愈合性,从而提高了涂层的耐烧蚀和抗热振性能。     

高温处理对中密度针刺C/C复合材料性能的影响

针对C/C复合材料脆性问题,对密度为1.60 g/cm3的碳布叠层针刺C/C复合材料进行了1800、2 000、2 200和2 500℃的高温处理,研究了不同热处理温度对C/C复合材料微晶结构、力学和抗热震等性能的影响.结果表明,高温处理使针刺C/C复合材料的层间剪切和面内拉伸强度出现不同程度的降低,但材料的断裂伸长率和抗热震性能得到大幅度提高.其中,1 800℃高温处理后的C/C复合材料具有优异的力学和抗热震性能.     

碳化硅纤维增韧碳化硅陶瓷基复合材料的发展现状及其在航空发动机上的应用

碳化硅纤维增韧碳化硅陶瓷基复合材料(SiC/SiC CMC)具有低密度、高强高模、耐高温抗氧化、抗蠕变、抗热冲击、耐腐蚀、材料热膨胀系数小等性能优点,在航空发动机上具有巨大的应用潜力。从碳化硅纤维、制备工艺、界面相和涂层等方面综述了国内外SiC/SiC CMC的发展现状,并基于SiC/SiC CMC的性能特点对其在航空发动机燃烧室火焰筒、混合器、涡轮罩环/静子叶片/转子叶片、喷管调节片等热端部件上的应用情况进行了介绍。     

三乙烯四胺改性碳纳米管对环氧树脂力学性能的影响

采用三乙烯四胺(TETA)对多壁碳纳米管(MWNT)改性,红外光谱表明MWNT表面成功接枝氨基基团,拉曼光谱表明胺化过程并未改变MWNT本身的石墨结构.用胺化前后的MWNT与环氧树脂(EP)复合,研究了不同含量MWNT对复合材料力学性能的影响.结果表明胺化碳纳米管对EP有较好的增强增韧作用,添加量为0.75%(质量分数)时可以使复合材料的抗拉强度提高70%,冲击强度提高61%.复合材料断面场发射扫描电镜照片(FESEM)表明胺化MWNT在基体中分散性提高,并且与基体的相容性增强,提高了材料力学性能.     

SiC颗粒影响SiCp／Cu复合材料物理性能的研究

运用多元回归分析方法,研究了ＳｉＣ颗粒含量、粒度及纯度对ＳｉＣｐ／Ｃｕ复合材料热膨胀系数和导热率的影响规律。研究表明,影响材料热膨胀系数和导热率的主要因素为ＳｉＣ颗粒含量。随着ＳｉＣ颗粒含量的增加,复合材料的热膨胀系数和导热率降低;ＳｉＣ颗粒越小,热膨胀系数越低,而导热率越好;适当增加杂质含量有利于获得较高的导热率。     

一种可紫外光固化新型耐烧蚀涂料研究

基于巯基-乙烯基光引发逐步聚合机理,以含有乙烯基的液态硅氮烷预聚物与多元巯基化舍物为基体,辅以某种陶瓷微粉作为填料,研制了一种可紫外光固化的新型耐烧蚀涂料.采用等温差示光量热扫描(DPC)和测试固化度研究了填料添加量对紫外光固化放热行为和一次成型厚度的影响关系.结果表明:在制备0.5 mm厚的涂层时,填料添加量逐渐从0增至5%(质量分数,下同),固化放热峰值和放热量随添加量的增大而逐渐减小,且固化放热峰从尖锐逐渐趋于平坦,这是由于填料的加入使得涂料变为不透明,对入射的紫外光线产生了衍射/反射作用,从而减弱了辐照强度;填料添加量大于10%时,明显阻碍光固化反应的发生,涂层的一次成型厚度随填料添加量的增加而降低,可采用多次涂敷的措施解决涂层厚度不足的问题.当填料添加量从0增至20%,对于1.0 mm厚的涂层而言,在800℃质量保持率从61.2%增至73.5%.填料含量20%的涂层具有较为优异的耐烧蚀性能,氧-乙炔烧蚀的线烧蚀率为0.252 inm/s,质量烧蚀率为61.7 mg/s.     

SiCO陶瓷隔热复合材料TaSi2-MoSi2硼硅酸盐玻璃涂层制备与性能

为了提高SiCO陶瓷隔热复合材料的抗氧化抗热震性能,通过刷涂法制备SiCO陶瓷隔热复合材料TaSi_2-MoSi_2硼硅酸盐玻璃涂层,借助扫描电镜、X射线衍射等手段对硼硅酸盐玻璃含量分别占23%、31%、38%、41%的涂层进行微观形貌和相组成分析,对不同含量的涂层进行1 500℃氧化5 min,取出后冷却至室温的重复循环试验。结果表明:在循环次数达到25次,氧化总时间达到125 min后,硼硅酸盐玻璃含量占38%的TaSi_2-MoSi_2硼硅酸盐玻璃涂层表面具有最少的孔洞和裂纹,涂层的失重率为-2.1%,说明该涂层具有最好的抗氧化和抗热震性能。。     

润滑相尺寸对镍-石墨可磨耗封严涂层性能的影响

采用普通大气等离子喷涂(atmospheric plasma spraying,APS)和高能效超音速等离子喷涂(supersonic atmospheric plasma spraying,SAPS)分别沉积制备镍石墨可磨耗封严涂层,对比研究润滑相尺寸对涂层的力学性能、抗腐蚀性能以及抗冲蚀磨损性能的影响。结果表明:相较于APS涂层,SAPS沉积制备的涂层中石墨润滑相尺寸较小;SAPS涂层的结合强度(22.3±1.4)MPa和表面洛氏硬度(87±0.8)HR15Y比APS涂层分别高出22.5%和20.8%;APS涂层在30°攻角和90°攻角的相对冲蚀速率分别比SAPS涂层高出7%和13%,表明SAPS涂层抗冲蚀性能优于APS涂层;APS涂层和SAPS涂层在250℃的高温醋酸环境中均发生了明显的电化学腐蚀现象,但SAPS涂层的抗腐蚀性能优于APS涂层。