Fe_xSi_y改性C/C-SiC制动材料的制备及其性能

以针刺整体炭毡为预制体,采用化学气相渗透法(CVI)增密制备C/C多孔体,采用反应熔体浸渗法(RMI),将Fe与Si同时熔渗进C/C坯体中制备FexSiy改性C/C-SiC复合材料。研究FexSiy改性C/C-SiC复合材料的组织结构、力学性能和摩擦磨损性能。研究结果表明:硅铁化合物被SiC基体包围填充于C/C坯体孔隙中;FexSiy改性C/C-SiC复合材料的弯曲强度为189.65 MPa,垂直和平行摩擦面的压缩性能分别为296.93 MPa和201.32 MPa;分别采用30Cr钢和自身材料作对偶时,FexSiy改性C/C-SiC复合材料的平均摩擦因数均为0.24左右,线磨损均小于3.5μm.面-1.次-1,但与铬钢对摩静系数明显增大,而与自身对摩制动曲线出现明显翘尾现象,其摩擦磨损过程是由磨粒磨损、黏着磨损和氧化磨损相互作用的结果。     

C/C-SiC复合材料的导热性能及其影响因素

以炭纤维针刺毡为预制体,采用化学气相渗透法和熔融渗硅法相结合制得C/C-SiC复合材料;研究C/C-SiC材料在室温至1300℃之间的导热性能以及预制体结构、基体炭结构和石墨化处理对其热扩散率的影响.研究结果表明:C/C-SiC材料的比热容随着温度的升高不断增大,在700℃时达到最大值2.18 J/(g·K),随后降至1300℃时的0.57 J/(g·K),其导热系数在1300℃时为3.95 W/(m·K);C/C-SiC材料的热扩散率在室温时为0.12 cm2/s,随着温度的升高不断降低并趋于常量,平行摩擦面方向的热扩散率明显比垂直于摩擦面方向的大;以全网胎为预制体的C/C-SiC材料其垂直和平行摩擦面的热扩散率相当,树脂炭质量分数增大及石墨化处理均可显著提高C/C-SiC材料的热扩散率.     

铁基粉末冶金制动摩擦材料耐磨性能的显微分析

利用摩擦磨损试验机对Al2O3短纤维增强的铁基粉末冶金制动摩擦材料进行了对比试验,讨论了不同孔隙度铁基粉末冶金材料的磨损性能,提出了采用摩擦试验后试样的磨损质量密度表示材料持久耐磨性能的观点.用扫描电镜及能谱仪等手段对摩擦表面进行微观分析,阐述了铁基粉末冶金制动摩擦材料的磨损机理,为制动摩擦材料的成分和微观组织结构设计提供了依据.     

制备工艺对C/C-SiC复合材料摩擦磨损性能的影响

以碳纤维针刺整体毡为增强体,采用化学气相渗透法(CVI)制备低密度的碳/碳多孔体,再分别采用反应熔体浸渗法(RMI)和先驱体浸渍裂解法(PIP)制备C/C-SiC复合材料。在MM-3000型摩擦磨损试验机上进行模拟飞机正常着陆能量条件下的刹车试验,研究两种制备工艺对C/C-SiC复合材料摩擦磨损性能的影响。研究结果表明:PIP工艺制备的C/C-SiC复合材料摩擦性能较优,其平均动摩擦因数为0.350,平均磨损率为3.500μm/(面·次);摩擦表面较完整、致密,磨屑为粗颗粒状,表现为磨粒磨损、黏着磨损、氧化磨损的共同作用。RMI工艺制备的C/C-SiC复合材料摩擦表面粗糙,未形成完整的摩擦膜,磨屑为细颗粒状,表现为磨粒磨损、疲劳磨损、黏着磨损、氧化磨损的共同作用。     

粉末冶金复合材料水润滑条件下的摩擦学性能

针对水液压元件摩擦副润滑困难、使用寿命短等方面的不足,制备了一种以316L不锈钢粉末冶金材料为基体、含有纳米金刚石颗粒悬浮液填充孔隙的复合材料,在水润滑条件下对复合材料和碳纤维增强聚醚醚酮(CFRPEEK)进行了端面摩擦磨损试验,并将其与316L不锈钢材料、316L粉末冶金材料、316L粉末冶金材料+润滑油进行了对比,研究了复合材料的摩擦学性能.结果发现:在500 r/min转速、400 N外载荷下,复合材料和CFRPEEK配对的平均摩擦因数为0.027,CFRPEEK的磨损率为0.128×10~(-16)m~3/(N·m),均小于其余三种配对方式,表明复合材料具有较好的摩擦学性能.复合材料表面产生了抛光效应,主要磨损机理为犁削效应;配对的CFRPEEK磨损机理为犁削机理,纳米金刚石颗粒的加入有效抑制了塑性变形的发生.     

刹车速度对RMI-C/C-SiC复合材料摩擦磨损行为的影响

以针刺整体炭毡为坯体,采用化学气相浸渗法（CVI）增密制备C/C多孔体,然后采用熔硅浸渗C/C多孔体制备C/C-SiC复合材料。在MM-1000摩擦磨损试验机上测试该材料在不同刹车速度下的摩擦磨损行为,分别用金相显微镜和扫描电子显微镜观察摩擦表面及磨屑形貌。结果表明：复合材料摩擦因数随刹车速度的增加先升高后降低最后趋于稳定;在速度为2 500 r/min时,摩擦因数达到0.52;磨损量随刹车速度的提高而降低,在速度为1 000 r/min时,线性磨损量为最大值21.3μm/（面·次）;当刹车速度小于4 000 r/min时,摩擦磨损机理为很严重的磨粒磨损,当速度大于4 000 r/min时,摩擦磨损机理以粘着磨损和氧化磨损为主。     

CuNiSn基自润滑复合材料室温下摩擦磨损性能研究

本论述采用粉末冶金工艺,以CuNiSn合金为基体,以微量纳米SiC为耐磨相,以PbO、石墨为润滑相,研制出一种CuNiSn自润滑复合材料.利用高温摩擦试验机考察了复合材料的摩擦磨损性能.采用SEM、EDS和XRD分析了材料各组元分布和摩擦表面组成.结果表明:该复合材料中各组元分布均匀,在室温时具有低的摩擦系数和良好的耐磨性.     

C/SiC复合材料摩擦性能及储油性能分析

复合材料因性能独特而备受关注,但其自身结构复杂且受到诸多因素的影响,因而对其摩擦学性能的研究仍有待进一步加强。为了对比不同摩擦配副对C/SiC复合材料摩擦性能及储油性能的影响,以C/SiC复合材料为研究对象,运用销盘摩擦学试验方法,研究了C/SiC复合材料与45#钢以及C/SiC复合材料与ZrO₂材料摩擦配副的摩擦学性能,采用三维形貌仪等仪器对C/SiC复合材料摩擦后的表面进行表征分析,研究其摩擦后的表面质量及其储油性能。结果表明,C/SiC复合材料与45#钢磨损剧烈,摩擦后表面储油性能严重下降;其与ZrO₂对磨则摩擦系数较低,磨损量较小,摩擦后的表面仍保持了较好的承载性能及储油性能,是一种良好的摩擦配副。研究结果为拓展C/SiC复合材料的应用及揭示其摩擦学特性提供了有力支撑。     

短纤维C/C-SiC复合材料的组织结构与断裂机制

采用水悬浮分散法制得含Si短炭纤维料饼, 经树脂浸渍、模压成形和炭化后成为预制体, 经反复浸渍/炭化增密和高温反应生成SiC, 制备了C/C-SiC复合材料. 利用光学显微镜、扫描电镜和X射线衍射对其组织结构特征和断裂机制进行研究. 结果表明: C/C-SiC复合材料的增强相短炭纤维具有垂直于压力方向的平面内随机取向的层状结构, 平行于压力方向上分布的纤维较少;基体中的碳化硅为β-SiC, 在C/C-SiC复合材料中主要分布在纤维与基体、纤维与纤维之间的各种缝隙中和原来硅颗粒所处的位置附近;C/C-SiC复合材料弯曲破坏属于脆性断裂, 微观破坏机制主要表现为短炭炭纤维的"拔鞘"、脱离或脆断, 以及基体炭和碳化硅的脆性断裂.     

不同刹车压力下C/C复合材料的摩擦磨损性能

研究了粗糙层和光滑层2种不同热解炭与树脂炭混合基体炭/炭复合材料在不同制动压力下的摩擦磨损性能,且对摩擦表面与磨屑进行了SEM观察和分析,并采用X射线衍射与激光喇曼光谱测定了在不同刹车压力下摩擦表面的石墨化度.研究结果表明:C/C复合材料的摩擦因数由摩擦表面所形成的摩擦膜所决定,随着刹车压力的增大,摩擦膜更完整平滑,摩擦因数呈降低趋势,磨损则随刹车压力的增大而呈增大趋势;粗糙层结构C/C复合材料即使在高制动压力下,仍能具有较高的摩擦因数,显示出优良的高压摩擦性能;高压下摩擦表面会发生应力石墨化作用,这是高压下摩擦因数下降的原因之一.     

三维编织碳/环氧复合材料的摩擦学特性

为研究三维编织复合材料的摩擦学行为，采用RTM工艺制备了三维编织碳纤维增强环氧树脂复合材料，讨论了纤维体积比、纤维表面处理和润滑条件等因素对复合材料摩擦磨损性能的影响。结果表明，随着纤维含量的增加，复合材料的摩擦系数先降后升，在35％时有最小值；磨损率则一直下降。纤维表面处理使复合材料的磨损率降低，耐磨性提高，水润滑条件下复合材料的摩擦磨损性能远优于干摩擦条件下的性能。干摩擦条件下复合材料的磨损机制主要为黏着磨损，水润滑条件下则以磨粒磨损为主。     

CdO孔材料的模板法制备及催化性能研究

采用一步水热方法合成了C/CdS复合微球,经焙烧处理后得到CdO孔材料.使用电子扫描电镜、红外光谱、X射线粉末衍射等手段对C/CdS复合微球和CdO孔材料进行了表征,探讨了产品的形成机理,并研究了CdO作为火箭推进剂的燃速催化剂的性能.结果表明,CdO孔材料能使高氯酸铵高温分解温度降低67.65℃,具有很好的催化活性.     

以紫茎泽兰为模板制备的C/TiO_2复合材料对苯酚吸附性能的研究

选用紫茎泽兰茎和叶为模板制备了C/TiO_2复合材料,采用X线衍射(XRD)、N2等温吸附-脱附、电子扫描电镜(SEM)、电子透射电镜(TEM)和电子能谱等技术,对产物进行表征和分析;并研究了不同煅烧时间、煅烧温度条件下以紫茎泽兰为模板制备的C/TiO_2复合材料对苯酚吸附能力的影响.结果表明,以紫茎泽兰叶和茎为模板的C/TiO_2材料,成功保留了紫茎泽兰叶和茎的气孔,叶脉、茎维管束和孔道结构.煅烧时间为4 h、煅烧温度为1 000℃时,以紫茎泽兰叶为模板制备的C/TiO_2复合材料对质量浓度为50×10-6苯酚吸附效果最佳,吸附率达到97.8%.     

Li4Ti5O12/石墨负极材料的湿法制备与电化学表征

以无水乙醇为溶剂,醋酸锂、钛酸丁酯和石墨为原料,采用湿法制备了Li₄Ti₅O₁₂/石墨复合材料.采用X-射线衍射、红外光谱、扫描电镜和电化学测试等对合成产物进行了表征.结果表明：600 ℃氩气气氛中煅烧6 h可制得碳质量分数5%左右的Li₄Ti₅O₁₂/石墨复合材料,其可逆容量达到167.1 mAh·g^-1;经80次循环后,0.1C放电时,容量保持率为99.0%,2.0 C放电时容量保持率达到105.1%.与纯Li₄Ti₅O₁₂相比,Li₄Ti₅O₁₂/石墨复合材料具有更好的循环性能和倍率性能,是一种优良的锂离子电池负极材料.     

Microst ructure andflexural properties of carbon/ca rbon composite with in-situ grown carbon nanotube as secondary reinforcement

Carbon nanotubes (CNTs) were in-situ grown in carbon felts using ferric chloride as catalyst and natural gas as carbon precursor via thermal gradient chemical vapor infiltration (TGCVI). Subsequently, the carbon felts were densified to obtain CNT reinforced carbon/carbon (C/C) composites in the same furnace. Effects of CNTs on the microstructure and flexural property of C/C composites were investigated by polarized light microscopy, Raman spectroscopy, scanning electron microscopy and universal mechanical testing machine. The results of PLM observation and Raman analysis showed that CNTs have two-sided effects on the microstructure of pyrocarbon: the pyrocarbons in the region without CNTs show medium texture; while, in the region full of CNTs, the microstructure was low-textured or even isotropic though the TGCVD conditions would lead to the deposition of pure low texture pyrocarbons. Analysis based on stress-strain curves demonstrated that the flexural strength increased first and then decreased with the CNT content increasing. When the CNT content was 5.23 wt%, the flexural strength was maximum and had a nearly 35% improvement compared with pure C/C composite. Besides, after adding CNTs, the flexural modulus of the composites decreased and the ductility increased obviously, indicating CNTs can toughen C/C composites.     

微波合成锂离子电池正极复合材料LiFePO4/C电化学性能

采用微波合成技术合成锂离子电池正极材料LiFePO4,并进行碳掺杂,合成出复合材料LiFePO4/C.通过XRD,SEM和恒电流充放电实验,研究了材料结构形貌和电化学性能.结果表明,掺碳量4%时,采用40mA/g进行充放电,材料比容量可以达到109mAh/g,高倍率性能也有一定程度的提高.     

不同表面改性的纳米SiO_2/MC尼龙6复合材料

采用两种原位表面修饰的纳米SiO2(RNS和DNS)通过原位聚合的方法制备了纳米SiO2/MC尼龙6复合材料,测试了材料的力学性能,RNS和DNS的加入均能使MC尼龙6的力学性能有较大提高,在一定的范围内对复合材料同时具有增强和增韧的作用,RNS的影响要大于DNS;同时通过SEM、TGA等分析手段,考查了纳米SiO2在聚合物基体中的分散情况、热稳定性.结果表明,纳米SiO2粒子在基体中分布均匀,两种纳米SiO2的加入均大大提高了复合材料热稳定性,使MC尼龙6的起始降解温度分别提高10℃和21℃.     

镀钨碳纳米管增强铜基复合材料的制备及性能

采用羰基热分解法对多壁碳纳米管表面进行镀钨处理,并以镀钨碳纳米管和电解铜粉为原料,进行机械球磨混粉和放电等离子体烧结,制备了镀钨碳纳米管/铜基复合材料.采用场发射扫描电镜观察了粉体和复合材料的组织形貌,并对复合材料物相进行了X射线衍射分析.探讨了镀钨碳纳米管含量和放电等离子体烧结温度对复合材料致密度、抗拉强度、延伸率和电导率的影响.结果表明,镀钨碳纳米管质量分数为1%和烧结温度为850℃时,复合材料的致密度、抗拉强度和电导率最高.与烧结纯铜相比,复合材料的抗拉强度提高了103.6%,电导率仅降低15.9%.     

Cu-(B4C)p metal matrix composites processed by accumulative roll-bonding

In this study, Cu/B4C metal matrix composites were prepared by accumulative roll-bonding (ARB). The microstructure of the processed samples was characterized by TEM, SEM and optical microscopy. The microhardness, uniaxial tensile and four-point probe tests were carried out to evaluate the mechanical properties and electrical resistivity of the ARBed monolithic and composite samples. The results showed that the reinforcement distribution was improved by increasing ARB cycles, which was quantitatively confirmed by some models. Based on TEM observations, the formation of an ultrafine grained structure in the composite matrix was also approved. It was shown that with increasing ARB cycles, the microhardness and tensile strength of the monolithic Cu samples were enhanced up to the 3rd cycle and then saturated, but the microhardness and tensile strength of the composites showed an increasing trend to the last cycle. Apart from a substantial improvement in the mechanical properties of the Cu/B4C composites, a minor decrement in electrical conductivity was detected after six ARB cycles.     

钴离子对聚苯胺/活性炭复合材料制备与性能的影响

采用苯胺在活性炭表面原位化学聚合的方法合成了聚苯胺/活性炭(PANI/AC)复合材料。在合成过程中添加钴盐,并研究了钴离子对复合材料结构和电容特性的影响。利用场发射扫描电镜、傅立叶红外光谱仪对其表面微观形态和化学结构进行了对比分析;在6mol/L KOH电解液中,以Hg/HgO为参比电极对复合材料进行了循环伏安、恒流充放电及交流阻抗等电化学性能的测试。结果表明,添加钴盐改性时聚苯胺在活性炭表面包覆的更均匀,循环伏安结果表明添加钴盐改性时复合材料的电化学活性提高,恒流充放电测试结果显示其电容量从不添加钴盐改性时的387F/g提高到了530F/g,提高了将近38.2%,并且显示出良好的大电流充放特性。