乙醇热解制备C/C复合材料工艺及组织结构研究

以整体碳毡为预制体,无水乙醇为前躯体,N2做为载气和稀释气,在负压条件下,沉积温度为1050~1200°C,采用压力梯度ICVI工艺制备出C/C复合材料制品,采用偏光显微镜、扫描电镜、透射电镜分析材料的组织结构和断口形貌,利用三点弯曲测定了材料的弯曲强度.结果表明：制备的C/C复合材料基体组织结构在1050°C条件下为中织构与高织构并存的组织,当沉积温度上升为1100~1200°C时,热解碳为均一的高织构组织.制备试样的弯曲破坏应力应变曲线及断口形貌分析表明：断裂特征受热解碳与基体界面结合强弱的影响,弯曲断口以纤维断裂、纤维拔出为主,材料具有假塑性断裂特征,并且随着沉积温度的提高,热解碳基体与纤维的界面结合逐渐增强,断裂方式由假塑性断裂向脆性断裂逐渐转变.     

ICVI制备炭/炭复合材料流场模拟

为探讨制备炭/炭复合材料等温化学气相渗透工艺渗透过程,用Navier-Stokes方程耦合Brinkman方程成功地模拟了混合前驱体在沉积炉内流场.分析了该流场的特征,讨论了流场与沉积炉入口尺寸和初始流速的关系.为保证混合前驱体在自由流动空间内为层流,当入口尺寸为0.01 m时,初始速度应该为0.4 m/s.     

化学液相气化沉积C/C复合材料的性能研究

在不加和加入催化剂的条件下,采用化学液相气化沉积工艺分别在1000℃-10 h及900℃- 8 h内制备出密度为1.67 g/cm~3的大尺寸(φ110 mm×25 mm)C/C复合材料．不加催化剂制备的C/C复合材料主要以粗糙层为主,锥状结构明显,呈脆性断裂模式;在加入催化剂的条件下,由于催化荆的存在能够增加C沉积时的形核点,降低C沉积温度,缩短沉积时间,所以制备的C/C复合材料均匀性增加,组织结构主要为光滑层和各向同性组织,断裂方式为台阶式假塑性断裂．热处理后两种材料的弯曲强度和模量都降低,石墨化度增加,而不加催化剂制备的复合材料的力学性能和石墨化度都高于加入催化剂条件下制备的复合材料．     

基体改性对碳/碳复合材料烧蚀率影响的神经网络模拟

将人工神经网络的典型模型－－误差后传播（BP）算法用于改性的碳／碳复合材料氧化烧蚀率的研究，建立了碳／碳复合材料改性添加剂组成－氧化烧蚀率BP网络模型。研究结果表明，所建模型较好地反映了添加剂含量与试样氧化烧蚀率间的内在规律，预测的氧化烧蚀率与实验值间的误差小于0．32％。将模型筛选出的最优添加剂配方用于基体改性，试样的氧化烧蚀率下降49．3％，说明将人工神经网络用于基体改性是可行和有效的。     

炭／炭复合材料微观孔隙结构演化的分形特征

提出了一种用分形理论研究炭／炭（C／C）复合材料制备过程中孔隙演化特征的新方法．基于压汞测试数据，根据海绵分形模型及热力学关系模型导出的多孔介质分形维数计算公式，计算了致密化各阶段C／C复合材料孔隙的分形维数，并研究了分形维数随孔隙演化过程的变化规律．结果表明C／C复合材料属于多孔分形介质，孔隙分形维数随孔隙率的减小而增大，但同时受到热解炭织构形态的影响，从各向同性到高织构热解炭，分形维数减小．分形维数综合反映了C／C复合材料内部孔隙的复杂程度和热解炭的形貌特征，是监控C／C复合材料致密化过程中孔隙演化的一个有效参数．     

一种三维四向碳/碳复合材料的微观结构与力学性能

采用轴棒法编织三维四向碳纤维预制体。经高压沥青浸渍碳化致密化工艺(HIPIC)处理后,该预制体被制成高密度三维四向碳/碳(C/C)复合材料。采用扫描电子显微镜(SEM)和光学显微镜(OM)对其微观结构和断面形貌进行分析;采用拉伸、压缩和三点弯曲等试验方法对其力学性能进行测试。结果表明:轴棒法编织的三维四向C/C复合材料致密均匀,力学性能良好;断口的扫描电子显微镜图片表明复合材料的破坏方式以假塑性断裂为主。     

半固态挤压变形体传热有限元模型及动态仿真

在对半固态挤压工艺实质进行分析研究的基础上，建立了半固态挤压复合材料变形体传热有限元模型，基于Fortran语言及Matlab开发了半固态挤压复合材料成形过程仿真及动态显示软件，可以对液态金属浸渗、凝固、挤压状态进行动态跟踪，得到任意时刻复合材料变形体内部的温度分布规律和液态熔池位置，并能够直观、形象地显示出来。仿真结果与实验结果吻合较好，说明了有限元模型及其仿真软件的可靠性。为工艺过程设计、预测成形质量和选择最佳工艺参数提供了理论依据。     

基于遗传算法的半固态挤压工艺参数优化研究

提出将遗传算法用于半固态挤压工艺参数的优化中，选用AlCuSiMg合金进行半固态挤压试验，结合人工神经网络方法建立了半固态挤压系统的优化模型，在对遗传算法实现的关键问题中，如编码原则，初始种群的产生，目标函数向适应值函数的映射，适应值的调整，以及种数数目，杂交概率，变异概率等参数的选择进行研究的基础上，确定了合适的遗传参数，计算出了半固态挤压工艺参数的优化数据，按该参数进行试验，效果良好，可以有效地减小半固态挤压变形力，其试验数值与计算数值基本相符，说明所提出的方法是可行的。     

聚酰胺-胺树状大分子的合成与荧光性质的研究

以乙二胺为核，合成了不同代数的树状大分子，用元素分析、红外光谱、核磁共振进行了结构表征．荧光分析表明，整代的树状大分子具有荧光发光性能，通过测定与不同金属离子(M=Cu^2 ，Ni^2 ，Zn^2 ，Fe^3 ，Cr^3 ，Eu^3 )配位后的荧光性质，发现少量金属离子的加入，荧光强度变化不大．但无论是一代(1．0G)还是二代(2．0G)树状大分子，Fe^3 和Cr^3 的加入均使荧光强度明显增加．     

碳泡沫先驱体酚醛泡沫制备工艺研究

通过分析发泡剂、匀泡剂和固化剂的用量与酚醛泡沫密度及性能的关系,确定了制备酚醛泡沫的最佳发泡工艺。以苯酚和甲醛为主要原料,碱性催化合成改性酚醛树脂,再加入正戊烷、tween-80和20％硫酸等制备了酚醛泡沫。用红外光谱和数码显微镜等方法测定该泡沫的化学组成、泡孔结构、孔径分布及其他相关理化性能,结果表明,该工艺制备的酚醛泡沫具有优良的阻燃、隔热保温性能,是理想的碳化和石墨化用酚醛泡沫。