PAN基高模量碳纤维微观结构研究

采用X射线衍射(X-ray diffraction,XRD)和拉曼光谱(Raman光谱)研究了3种自制PAN基高模量碳纤维(1#,2#,3#)的微观结构,并与M40J,M46J,M55J碳纤维进行了对比。结果表明:3种自制PAN基高模量碳纤维微晶尺寸的大小顺序为3#2#1#;1#到3#碳纤维表面和截面Raman光谱所获得的R值(D峰和G峰的积分强度比)均减小,石墨化程度升高,结晶性变好;1#碳纤维的结晶性介于M40J碳纤维和M46J碳纤维之间,2#和3#介于M46J碳纤维和M55J碳纤维之间;三者的石墨化程度略高于M46J碳纤维。     

M40石墨纤维／环氧F46复合材料弹性常数计算公式分析

Ｍ４０石墨纤维／环氧Ｆ４６复合材料是目前应用于卫星结构的主要材料。根据实验数据与已有多种计算公式作了比较，提出了适用于该材料的弹性常数计算公式。     

涡轮盘模锻过程中微观组织演变的模拟分析

针对涡轮盘微观组织精确调控需求,通过有限元法研究应变速率突增条件下微观组织的演变规律及其调控策略。首先在有限元软件中建立典型涡轮盘材料GH4169合金的应力应变模型、动态再结晶模型以及亚动态再结晶模型,然后分别模拟了圆柱试样的热压缩过程以及涡轮盘单道次和多道次模锻过程。研究结果表明,应变速率突增后,临界应变突增,动态再结晶速度有所减缓。有限元法在微观组织模拟方面尚存不足,无法全面地描述应变速率突增条件下的微观组织演变。涡轮盘轮芯区域更容易达到目标晶粒组织要求,单道次模锻成形中应注意避免关键点处出现应变速率突增,多道次模锻成形有助于提高模锻结束时的再结晶程度。     

第二相粒子对铝合金再结晶的影响研究

对第二相粒子作用下铝合金再结晶过程进行了调研.铝合金显微组织中存在大量的第二相粒子,这些第二相粒子可能来源于凝固过程或者固态相变过程.这些第二相粒子对铝合金的再结晶过程有着巨大的影响.首先,在形核过程中,细小的第二相粒子会阻碍位错的运动,从而使再结晶形核过程减缓;然而,当第二相粒子尺寸较大时,位错会在第二相粒子周围高密...     

高频脉冲电流改性SiC/Al复合材料微裂纹愈合机制及组织性能

采用高频脉冲电流技术改性处理轧制态SiC/Al复合材料。首先利用扫描电子显微镜（SEM）和电子背散射衍射仪（EBSD）对不同状态下复合材料的微观组织进行了观察分析，研究了高频脉冲电流作用下微裂纹的动态愈合机制。然后，对复合材料的微纳力学性能及拉伸性能进行了测试。结果表明，高频脉冲电流有效促进了轧制态复合材料发生静态再结晶，使基体晶粒由2.47μm细化至2.02μm，再结晶体积分数由7.43%提高至39.73%，择优取向明显减弱。钻孔-冷轧法预制的微裂纹尖端在高频脉冲电流作用下产生了局部高温，并在压应力的作用下实现了部分愈合。高频脉冲电流处理后，复合材料的拉伸强度和伸长率由347 MPa和12.23%优化至475 MPa和21.65%。研究为拓宽SiC/Al复合材料在航空领域的应用范围奠定了相关理论及实践基础。     

真空100 keV质子辐照对石墨膜热性能的影响

研究了25 μm石墨膜在能量100 keV最大注量2.5×10¹⁵ p/cm²的真空质子辐照条件下的微观结构和热性能，采用拉曼光谱（Raman spectrum）、X射线衍射（XRD）、X射线光电子能谱（XPS）进行微观结构分析，采用激光闪射法（LFA）进行热性能分析。石墨膜晶面间距为0.335 83 nm，石墨化度为95.0%。结果发现，质子辐照会导致石墨膜表层产生缺陷，片层间距增大，石墨化度降低，氧含量升高；随着质子辐照注量的增加，Raman光谱中D和G峰的积分面积比表明缺陷密度不断增加。25 μm石墨膜经过能量为100 keV注量为2.5×10¹⁵ p/cm²质子辐照后，石墨膜热扩散系数无明显变化。     

冷轧变形量和热处理状态对GH4169合金板材组织及硬度的影响

对GH4169合金开展不同变形量的冷轧和热处理实验，分析不同冷轧变形量和随后的不同热处理状态对板材显微组织及硬度的影响。不同冷轧变形量研究结果表明：随着变形量的增加，冷轧板材中的位错密度升高并形成滑移带，织构组织逐渐增强，退火孪晶界逐渐消失，板材硬度随之增大。不同热处理状态研究分析表明：980℃×10 min固溶处理后，变形量小于20%时，板材中仍残留有变形晶粒和位错，随着变形量增加再结晶逐渐发生，晶粒度尺寸逐渐细化，板材硬度随变形量的增加而升高；变形量达到25%以上时，固溶态板材可完成再结晶，变形晶粒和冷作硬化基本消除，板材的硬度降低至未变形的水平并且不随变形量增加而改变；时效热处理后板材中析出γ’’和γ’强化相，板材硬度显著高于冷轧态和固溶处理态且硬度基本不受冷轧变形量的影响；GH4169合金在980℃下固溶处理而发生再结晶的冷轧变形量门槛值处于5%～10%范围内，完全再结晶的冷轧变形量门槛值为25%左右。综合考虑实际生产情况，GH4169合金板材优化的制备工艺为冷轧变形量大于25%，相应的固溶处理制度宜选择为980℃×10 min。     

可用于红外隐身的纳米石墨薄膜热辐射调制器的研究

碳材料以重量轻、比表面积大、机械强度高、导电性好等特性在隐身技术领域有巨大的应用潜力。本文基于化学气相沉积方法，通过优化生长温度、降温速率和氢气流量制备出厚度为500～700nm、表面褶皱且具有高结晶度的石墨薄膜。进一步通过构建夹层结构的中红外热辐射调制器，研究了离子插入对纳米石墨薄膜红外热辐射性能的影响，发现在0～4V电压调控范围，通过电控制离子液体插入，石墨薄膜的红外发射率可以从0.38降低到0.06，且红外发射率调谐性能可逆。这种纳米石墨薄膜可以作为一种新型的智能热表面材料，用于复杂背景下的动态热伪装或红外隐身，同时其发射率可动态调谐的性能使其在辐射冷却、个人热管理和红外通信等方面也有巨大的潜在应用价值。     

碳纤维在石墨化处理过程中的sp2 结构转变

利用激光拉曼光谱的方法,研究了国产PAN 基碳纤维CCF300 在石墨化过程中碳化学结构的变

化规律。通过对散射谱图进行分峰分析,根据不同振动峰的归属,提出了sp2结构转化度琢,即

IG

IG +IC

这一表征纤

维由碳纤维向石墨材料转变进程的结构参数。结果表明:随着处理温度的不断升高,纤维中的无序碳结构逐渐

减少,在1 700益之前sp3杂化向sp2杂化结构转变的速率较快;在1 700益之后,转变速率明显变慢,逐步形成了

最终石墨纤维的规整六元环结构基础。