钨异形件等离子喷涂近净成形技术研究

采用等离子喷涂近净成形技术制备钨喷管、钨药型罩等薄壁或复杂形状零部件,研究热等静压温度、压力及处理时间对其致密度、组织结构、显微硬度及拉伸强度等性能的影响.研究结果表明:喷涂成形件为典型的柱状晶层片结构,粒子层结合部位存在较多孔隙及微观缝隙,成形件致密度为85.6％,其显微硬度和拉伸强度等力学性能偏低.经低压热等静压( 1600℃,10 MPa,60 min)、高压热等静压(1600℃,150 MPa,120 min)及二步热等静压(1600℃,10 MPa,60 min和1600℃,150 MPa,120 min)处理后,随着热等静压压力的升高以及处理时间的延长,钨构件的相对密度、显微硬度及拉伸强度逐渐增大,多面体再结晶晶粒逐渐长大,沉积层仍保持原始的层片结构.然而,当热等静压温度显著升高及时间延长(2000℃,10 MPa,360 min),样品由层片结构转变为颗粒结构,再结晶晶粒显著长大,断口呈典型的穿晶断裂形貌.     

纤维体积分数对炭/炭复合材料力学性能的影响

以40%,30%和25%3种不同纤维体积分数的针刺整体毡为坯体,经3次化学气相浸渗后制备C/C复合材料;测定其未经热处理与经不同温度热处理后的石墨化度,抗弯、抗剪、垂直与平行抗压强度;在偏光下观察其微观结构;采用扫描电子显微镜对其断口形貌进行观察;研究纤维体积分数与C/C复合材料的力学性能的关系及不同热处理条件下C/C复合材料的断裂机理.研究结果表明:在不同热处理状态下,当纤维体积分数为30%时炭/炭复合材料的抗弯、抗压和抗剪强度均最高;经热处理后的试样,其力学性能降低,断裂方式由脆性断裂转变为韧性断裂;热处理温度越高,其力学性能降低的程度越大.     

W-Ni-Fe复合氧化物粉末的还原工艺

利用两阶段还原法对W-Ni-Fe复合氧化物粉末进行还原,控制还原工艺的参数制得纳米级W-Ni-Fe复合粉末.采用XRD对粉末进行物相分析,并计算晶粒尺寸;采用高倍SEM观察粉末形貌;对复合粉末的费氏粒度、比表面面积、氧含量等进行测定与分析,研究还原温度和还原时间对粉末性能的影响.研究结果表明:当还原温度高于600℃时制得的复合粉末由W和(Ni,Fe)两相组成;粉末颗粒呈球形或近球形;还原温度和还原时间都对W-Ni-Fe复合粉末的性能有显著影响,当还原温度为700℃,还原时间为90 min时,制备的颗粒为平均费氏粒度低于0.65μm,平均BET粒度小于100nm,晶粒粒径小于30 nm,粉末氧含量小于0.23%的纳米级W-Ni-Fe复合粉末.     

准三维C/C复合材料的压缩性能及其破坏机理

以炭纤维针刺毡为预制体,分别采用CVI法和CVI与结合液相法相结合的方法制备热解炭、树脂炭和沥青炭基质的准三维C/C复合材料,并研究了这些材料的压缩性能及其破坏机理。研究结果表明:压缩强度随致密度提高而增大;炭基体对压缩强度的影响从大到小依次为CVI炭,树脂炭和沥青炭;树脂炭的垂直压缩强度与CVI炭的垂直压缩强度相近,两者都高于沥青炭;3类基质炭试样的压缩破坏均表现为韧性断裂方式,其中平行压缩主要以分层劈裂的方式破坏,致密度较低的试样垂直压缩呈现出压溃破坏,致密度较高的试样垂直压缩表现为剪切破坏或分层破坏。     

炭/炭复合材料的摩擦磨损性能

选取由CVD预增密至一定密度,再进行树脂浸渍/炭化补充增密至1.85 g/cm3的炭/炭复合材料作摩擦环试样.测试了该试样在一系列刹车速度时的摩擦磨损性能,并对其摩擦面及磨屑进行了SEM观察,对摩擦面进行显微喇曼光谱分析.研究结果表明炭/炭复合材料的摩擦磨损性能随刹车速度的变化而发生显著变化,在10 m/s时出现最高峰,在25 m/s出现亚高峰;磨损量随刹车速度的增加而增加,而氧化磨损在刹车速度为25 m/s时开始大量产生,在28 m/s时达最大值.其摩擦表面形貌、结构及磨屑亦有较大差别.刹车速度从5 m/s升至20 m/s时,摩擦面石墨化度降低,石墨结构向无定型碳结构转变,但在高速时石墨化度反而升高,无定型碳结构又向石墨结构转变.     

C/C复合材料开孔孔隙度和比表面积对其氧化性能的影响

选用光学显微结构为光滑层沉积热解炭、试样的石墨化度近似相等(约为37%)的A,B,C,D,E 5个不同开孔孔隙度和比表面积的C/C复合材料试样(孔隙度和比表面积分别为PA=14.03%,SA=1.463 m2/g; PB=18.01%,SB=2.701 m2/g; PC=24.65%,SC=3.594 m2/g;PD=12.07%,SD=6.527 m2/g; PE=15.79%,SE=6.722 m2/g)在氧气流中进行变温氧化实验;具有不同比表面积和孔隙度的试样F,G,H(PF=15.66%,SF=6.026 m2/g; PG=18.32%, SG=3.573 m2/g; PH=12.16%, SH=2.262 m2/g)在氧气流中进行等温氧化实验;具有不同比表面积和相同孔隙度的试样I,J(PI=13.61%, SI=0.8535 m2/g; PJ=13.60%, SJ=0.4293 m2/g)在马弗炉中进行静态空气氧化实验.结果表明试样的比表面积控制了氧化进度,而与材料孔隙度无直接关系;氧化优先发生在纤维/基体和基体/基体界面,随后沿着界面间裂纹进行.     

热解炭结构对炭/炭复合材料摩擦磨损性能的影响

通过控制化学气相沉积工艺条件,得到粗糙层、光滑层、过渡结构、各向同性等几种具有不同微观结构的热解炭.通过金相观察、石墨化度、摩擦磨损性能的测试,得出:热解炭的微观结构对炭/炭复合材料的摩擦磨损性能有较大影响;制动过程中形成的薄膜使摩擦因数降低;粗糙层结构的炭/炭复合材料石墨化程度高,摩擦因数高,线型平稳,且随着压力的增加,其力矩上升明显,是一种优良的摩擦材料;光滑层结构的炭/炭复合材料石墨化度低,摩擦因数低,磨损小.     

添加铬元素对TiAl合金室温延性和微观结构的影响

以0 wt％到5 wt％的金属铬作为第三合金元素,探讨了其对TiAl合金的室温延性和微观结构的影响。研究结果表明,适量铬的添加能够显著地改善TiAl合金的室温延性。合金中退火孪晶的量随着铬添加量的增加而明显增多;变形合金中含有大量的孪晶和层错带。这些表明,TiAl合金的堆垛层错能由于铬的添加而降低了,由此可以断定孪生变形和超位错运动对TiAl Cr合金的塑性变形作出了贡献。研究结果还表明,合金的晶粒度以及所含有的少量 Ti_3Al第二相都对其室温延性有着影响。     

三维炭纤维预制体孔隙模型与气体传质计算

通过建立三维正交结构炭纤维预制体宏观孔隙网络结构几何模型和化学气相渗透（CVI）工艺过程中反应气体在孔隙网络中的数学传质模型，研究预制体的孔隙网络结构对CVI工艺过程中气体的比渗透率和复合材料最终致密度的影响。研究结果表明：三维正交结构炭纤维预制体的宏观孔隙结构在空间上可以看成是由呈周期性排列的体心立方“晶胞”构成：X,Y和Z3个方向纤维束直径大小及比例关系决定三维正交结构炭纤维预制体宏观孔隙网络的结构和形状，也是决定反应气体在孔隙中的比渗透率和复合材料最终致密度的重要因素；当X,Y和Z3个方向纤维束直径的比例关系一定时，不同预制体在CVI增密过程中比渗透率随孔隙率变化的趋势相同；复合材料的最终致密度一定；比渗透率随纤维束直径增大而略有增大。