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。     

碳基材料氧化烧蚀的双平台理论和反应控制机理

针对高超声速飞行器所到达的表面温度和压力范围,就碳基材料在氧化速率控制区、过渡区、扩散控制区的烧蚀特性开展了深入研究。发现CO2在烧蚀过程中扮演重要角色,是不能忽略的。无因次质量烧蚀率随温度变化的曲线应该存在两个平台,且都属于扩散控制区,而不是此前普遍认为的只有一个平台。从理论上阐明了双平台产生的机理,发现第一平台是由于生成CO2将氧消耗完产生的,另一个平台是生成CO引起的。文献中所谓的"快反应"和"慢反应"之说反映问题是不全面的,它们只是我们给出的新模型的两种极端情况,用一个统一的模型就可以将它们连接起来,而且随着温度的升高,会从所谓的"快反应"经过第一平台自动过渡到"慢反应"。双平台理论澄清了此前的一些争议,并且得到了试验证实,为准确预估烧蚀量奠定了基础。     

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.     

飞机刹车控制系统对制动材料适应性研究

针对飞机制动用碳刹车材料力矩冲锋、系数波动较大等对系统的影响,本文从峰谷比η、冲峰时间T_C、平均力矩M_A等碳盘参数入手,采用初始加压IPP、刹车指令多级处理技术MPTB、五级偏压调节PPB等技术,重点以控制角度提高系统对碳盘的适应性,动力联试表明:相对传统刹车模式,新方法对不同厂家、不同工艺的刹车盘适应性更强、制动过程更加平稳。这对提高现役飞机制动的安全性和可靠性具有重要现实意义。     

湿热老化对T700/3234复合材料力学性能影响研究

在室温及70℃条件下对单向T700/3234复合材料进行了湿热老化试验,分别测试了经历不同吸湿时间后材料的吸湿率、层间剪切强度和弯曲强度,并且利用扫描电镜(SEM)对力学性能试样的断口形貌进行了分析.结果表明,吸湿温度越高,饱和吸湿率越高.T700/3234复合材料具有良好的耐湿热性能,其层间剪切强度、弯曲强度保持率分别为69.33％和76.06％.吸湿使界面出现一定程度的脱粘是导致其力学性能下降的主要原因.     

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。     

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。     

土壤有机碳对土地利用方式变化的响应

以重庆市北碚区5种土地利用方式为研究对象,研究了土壤剖面有机碳和有机碳密度对土地利用方式变化的响应.结果表明：（1）土壤有机碳平均含量的多少顺序表现为水田变菜地,旱地变菜地,水田变果园,水田变旱地,旱地变果园;（2）水田变旱地、旱地变为果园后有机碳含量呈降低趋势,而旱地变为菜地后有机碳含量呈增加的趋势;（3）表层（020cm）土壤有机碳密度大小顺序表现为旱地变菜地,水田变菜地,水田变果园,旱地变果园,水田变旱地;而2060cm厚度土壤有机碳密度表现为变化前为水田的土壤有机碳密度大于变化前为旱地的土壤有机碳密度.     

丁腈橡胶磨损失效机制及其表面碳薄膜改性技术

针对航天伺服机构密封件因磨损失效导致的泄漏难题,分析了大气及氮气环境下丁腈橡胶磨损失效机制。在此基础上,提出了其表面硬质类金刚石碳薄膜（DLC）改性技术,分析了改性后丁腈橡胶密封实件综合性能。结果表明：大气环境、恒定载荷（小载低速）条件下,丁腈橡胶主要以分层剥落方式磨损（疲劳磨损）。随着摩擦速度（或载荷）增大,其磨损失效主要表现为粘着磨损。对于氮气环境,氮气能够有效避免摩擦界面氧化作用,即降低了粘着磨损效应;此外,改性后橡胶密封实件在机械性能、质密性和密封性等方面较原始密封件未发生明显变化。经过4000次台架磨合试验后,油端密封圈表面光洁,无异常磨损;气端密封圈表面存在轻微磨损,能够满足使用要求。