Surface Morphology and Evolution Mechanism of Carbon Fiber/Phenolic Resin Composites on Atomic Oxygen Irradiation

利用原子氧暴露地面模拟实验装置,分别对碳/酚醛复合材料、碳纤维和酚醛树脂进行了20h原子氧辐照,采用扫描电子显微镜( SEM)、傅立叶红外衰减全反射(ATR-FTIR)以及X射线光电子能谱(XPS)技术分析了原子氧对碳/酚醛复合材料的侵蚀行为.结果表明,在原子氧环境中,酚醛树脂和碳纤维及碳/酚醛复合材料均发生质量损失,且碳/酚醛复合材料的质量损失率大于酚醛树脂与碳纤维之和.究其机理可知:复合材料中的孔隙和界面增大了原子氧的剥蚀面积,碳/酚醛树脂和碳纤维与原子氧的作用符合“掏蚀”模型,树脂表面出现孔洞,酚醛树脂中亚甲基和醚键易被原子氧氧化,碳纤维表面的上浆剂在原子氧环境中首先被剥蚀,而后裸露的碳纤维本体与原子氧作用导致纤维截面不再呈圆形,且尺寸减小,表面出现浅而宽的沟槽,最终纤维被氧化生成了大量的—0—C＝0和—C =0基团.     

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。     

ZrC 粉体制备的研究进展

ZrC作为一种先进的高温结构陶瓷材料,在航空航天、清洁能源(第四代核技术)等领域具有广泛的应用。本文主要综述了ZrC粉体的制备技术,主要有直接合成法、机械合金化法、自蔓延高温合成法、碳热还原法、溶胶-凝胶法、液相前驱体法、激光气相反应法和高频等离子体法等,详细分析了各制备技术的特点。     

Fe2 O3 对碳热还原氮化SiO2 合成Si2 N2 O的催化效应及机理

采用碳热还原氮化SiO2的方法在1 500℃制备了Si2N2O,并通过XRD和热失重分析,研究了Fe2O3对合成Si2N2O的催化作用及机理。Fe2O3对Si2N2O的合成具有显著的催化作用,加入少量Fe2O3可以使SiO2的转化率达到100%。Fe2O3的催化机理为:一方面,Fe2O3被C还原为纳米铁单质,并与Si形成Fe-Si液相,该Fe-Si液相可溶解SiO2和C颗粒,促使SiOC中间相在较低温度下形成,从而显著降低碳热还原反应的开始温度。另一方面,Fe-Si液相中的CO2与FeSi反应,通过形成SiO和CO而加速碳热还原反应的进行。     

碳团簇型吸波材料的结构与性能研究

制备了炭化温度分别为700和1000℃的两种碳团簇材料,利用FT-IR和SEM对其结构及形貌进行了表征。FT-IR光谱表明:700与1000℃制备的材料其微观结构有较大差异,对微波的共振吸收性能也不相同;SEM图则显示碳团簇粉末在微观上成短切纤维状,截面呈圆形,长度在微米量级。在此基础上,通过吸波材料多层匹配设计,采用碳团簇吸收剂制备了具有良好吸波性能的三层材料。结果表明:该材料整体厚度小于2mm,在X波最小反射率可达-36dB,反射率小于-10dB的工作频带达到78%。     

热解炭的表征

通过对不同结构热解炭的显微结构、显微图像分析,消光角的测试,将热解炭的微观结构分为粗糙层结构RL、光滑层结构SL、再生层状结构ReL和各向同性结构ISO.其中RL消光角最大在16-21之间;SL的消光角居中;ReL经常与SL相伴,也存在生长锥,但较之RL的柱状生长锥,ReL的生长锥不仅宽短,而且在整个生长面上可以连续再生,而RL中的柱状生长锥是贯穿整个生长面、不可再生的;ISO不具有光学活性,其消光角为零.     

国内碳／碳复合材料高温抗氧化涂层研究新进展

重点阐述国内近几年来碳/碳复合材料抗氧化涂层的研究新进展,总结碳/碳复合材料高温抗氧化涂层制备新工艺和对已有工艺的改进方法,结合碳/碳复合材料的应用背景对抗氧化涂层的发展趋势进行展望.指出目前的研究结果尚达不到严酷环境下的应用要求,下一阶段碳/碳复合材料高温抗氧化涂层将重点解决室温至1700℃全温度段和高温燃气高速冲刷环境下对碳/碳复合材料的氧化保护问题,降低涂层制备成本的同时,开发可长时间应用于1800℃的高温涂层.     

样品位置对碳材料XRD测试结果的影响

为研究样品测试表面位置对碳材料XRD衍射峰特征和微结构的影响,采用θ-θ模式运行的X射线衍射仪对块状中间相沥青基碳材料进行了表征,并分析了测试样品表面高低对XRD衍射峰峰形和碳材料微结构参数的影响.结果表明:测试样品表面位置对碳材料的衍射峰峰形和碳材料微结构参数产生很大影响,主要表现为衍射峰强度显著降低、峰位置有较大偏移、峰半高宽有较大变化,造成了根据这些参数计算的碳材料微结构参数有较大变化.这些影响与X射线衍射仪的工作原理有关,因此在利用XRD测试样品时需要严格控制样品表面在标准测试位置上.     

SiC 多孔陶瓷的仿生合成

生物拟态SiC陶瓷以硅溶胶浸渍木材模板或其碳模板结合碳热还原法制备,模板不同的显微结构对SiC多孔陶瓷的仿生合成具有显著影响.结果表明:浸渍效果取决于模板的显气孔率、孔径大小及分布均匀性.松木的浸渍效果最好,经1次浸渍,松木模板及其碳模板的增重率分别为66.5wt％和76.8wt％.经3次浸溃—煅烧循环,松木的增重率为156.8％,累积SiO2吸收量远高于柚木和连香木.模板的显微结构、循环次数、煅烧温度影响陶瓷化程度,经3次浸渍—煅烧(1 600℃)循环,由松木生成的C/SiC模板中残碳率仅为15wt％,低于由柚木或连香木生成C/SiC模板的1/3.1 600℃煅烧4次循环后,由松木模板生成的SiC多孔陶瓷中残碳率接近零,碳细胞壁转变成SiC多孔陶瓷细胞壁,其孔隙率为71 vol％.     

厚壁C/ C 复合材料分区CVI 制备工艺研究

以整体毡为增强体,丙烯和糠酮树脂为前驱体,采用分区CVI法和树脂浸渍/固化、炭化相结合的工艺制备了厚壁C/C复合材料,用CT机和偏光显微镜观察了材料的微观结构,并进行了热力学性能测试,结果与热梯度CVI法进行了对比.研究结果表明:分区CVI法制备的热解碳为光滑层结构,整体密度均匀,与热梯度CVI工艺相比,总CVI增密效率提高了近一半,特别是沉积后期,表现出明显的优势.同时,轴向压缩强度提高了28.5％;径向压缩强度提高了33.6％.线胀系数相当.通过研究认为,分区CVI法能很好的提高材料的增密效率和增密均匀性,降低成本,且材料最终具有优异的热力学性能.