温压-原位反应法制备C/C-SiC材料过程中裂纹的形成机制

以短切炭纤维、石墨粉、硅粉、树脂和粘结剂为原料,采用温压一原位反应法制备C／C-SiC制动材料,研究C／C-SiC制动材料裂纹的形成机制。研究结果表明：树脂炭化裂解产生大量的气体产物,一部分气体产物碰到裂纹壁时受阻凝聚成含C,P,O和H等元素或自由基团的液滴,炭化后液滴转变成直径为2-4μm的高含碳量碳球;另一部分气体产物沿着裂纹试图从试样中排出,当裂纹为封闭状态时便促使微裂纹向前扩展,直至材料开裂;在高温热处理过程中,硅粉熔化后与就近碳源反应生成连续的网络状SiC基体,它对裂纹的扩展有一定的抑制作用,并能愈合试样中的微裂纹。     

W-1wt%TiC纳米复合材料的组织结构与力学性能

采用高能球磨结合热压烧结的方法制备了W-1wt％TiC纳米复合材料,并对其组织结构、室温力学性能进行了研究．结果表明,高能球磨能显著细化粉体、减小晶粒尺寸及增加晶格畸变,促进复合粉体的烧结致密化．烧结后,纳米TiC颗粒均匀地分散W基体中,TiC的颗粒尺寸约100nm,呈单分散状态,TiC颗粒与W基体结合紧密,界面上没有析出物出现．纳米TiC颗粒的加入起到细晶强化和晶界强化的作用,提高了复合材料的力学性能．W-1wt％TiC纳米复合材料的致密度、维氏显微硬度、弹性模量、抗弯强度分别由纯W材料的95．6％,3．32GPa,345GPa,730MPa提高到98．4％,4．33GPa,396GPa,1065MPa．     

Preparation and properties of C/C-SiC brake composites fabricated by warm compacted-in situ reaction

<正>Carbon fibre reinforced carbon and silicon carbide dual matrix composites(C/C-SiC) were fabricated by the warm compacted-in situ reaction.The microstructure,mechanical properties,tribological properties,and wear mechanism of C/C-SiC composites at different brake speeds were investigated.The results indicate that the composites are composed of 58wt%C,37wt%SiC,and 5wt%Si.The density and open porosity are 2.0 g.cm~(-3) and 10%,respectively.The C/C-SiC brake composites exhibit good mechanical properties.The flexural strength can reach up to 160 MPa,and the impact strength can reach 2.5 kJ.m~(-2).The C/C-SiC brake composites show excellent tribological performances.The friction coefficient is between 0.57 and 0.67 at the brake speeds from 8 to 24 m·s~(-1).The brake is stable,and the wear rate is less than 2.02×10~(-6) cm~3·J~(-1).These results show that the C/C-SiC brake composites are the promising candidates for advanced brake and clutch systems.     

3D C/SiC复合材料的力学性能

对三维四向编织结构炭纤维增强碳化硅基复合材料的弯曲、断裂韧性和拉伸性能进行研究,利用扫描电镜(SEM)观察材料的断口形貌,获得该材料主要的力学性能及破坏规律.研究结果表明:三维C/SiC复合材料具有较高的弯曲强度和断裂韧性,最高值分别为465 MPa和15.1 MPa·m1/2;界面结合适中的材料纤维与纤维束被大量拔出,表现出较好的假塑性断裂特征;材料的拉伸强度最高达到168 MPa:材料在拉伸过程中,其纤维束在外力作用下向受力的轴向靠拢,纤维束间的夹角减少,材料总应变增加.     

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复合材料的表面烧蚀模型及数值模拟

基于炭基和硅基防热复合材料的烧蚀机理对C/C-SiC防热复合材料进行烧蚀分析.依据相变原理,在热传导方程和能量平衡原理的基础上,建立了一维非稳态烧蚀数值模型,模拟了C/C-SiC防热复合材料的烧蚀过程,分析结果与实验数据吻合良好.同时通过数值对比看出,在同等的烧蚀环境中,C/C复合材料的烧蚀速率最快,材料内部温度最低;...     

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.     

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.     

温压-原位反应法制备C/C-SiC复合材料及其显微结构分析

采用温压-原位反应法制备炭纤维增强炭和碳化硅双基体(C/C-SiC)复合材料,利用X线衍射分析材料组成,并通过扫描电子和透射电子显微镜从不同尺度观察复合材料的微观结构。研究结果表明：硅炭原位反应生成的SiC是面心立方β-SiC,并以多种形态分布在C/C-SiC复合材料中,主要有小颗粒状、圆弧状、多面体形状和不规则形状等;树脂炭基体和SiC基体之间存在非晶界面相,SiC基体的晶面间距约为0.4 nm,并存在大量孪晶,呈现平行分层生长的形貌。     

低温反应熔渗制备C/C-SiC复合材料的微观结构和力学性能

分别在1 450,1 500和1 550℃通过反应熔渗的方法制备了C/C-SiC复合材料,研究熔渗温度对C/C-SiC的性能影响。借助扫描电子显微镜,X射线衍射仪等对C/C复合材料及C/C-SiC复合材料的微观结构等进行表征,测试了C/C-SiC复合材料的弯曲性能。结果表明:熔渗温度不同影响C/C-SiC的密度、孔隙率、残余硅含量及弯曲强度。熔渗温度越高,C/C-SiC的密度越大,孔隙率越低,SiC含量越高,残余硅含量越少,弯曲强度越高。1 550℃反应熔渗制备的C/C-SiC1 550弯曲强度达到136MPa,比C/C-SiC1 450强度高出42%。C/C-SiC复合材料均表现出"假塑性"断裂行为,弯曲断裂过程中无纬布层中的碳纤维拔出明显。     

正交设计确定模压条件对HDPE／CB复合材料室温电阻率的影响

采用塑炼混合法,在碳黑及其它辅助填料的含量一定时,用正交实验法研究了模压压力、温度、时间及模压后样品冷却时间对HDPE／CB复合材料室温电阻率的影响,发现模压温度、模压时间和冷却时间都对复合材料的室温电阻率影响显著。在最佳模压条件（模压压力为10Mpa,模压温度155℃,模压时间20min,模压后样品冷却到室温的时间40min）下得到HDPE／CB复合材料的室温电阻率为0．6n·m,PTC强度达8．41,电阻率负温度系数（NTC）效应仅为0．2．     

原位生长碳纳米管增强SiCf/SiC复合材料的力学性能简

碳化硅纤维增强碳化硅复合材料（SiCf/SiC）是航空航天和聚变能源等高技术领域理想的高温结构材料,改善纤维与基体的界面结合是提高其力学性能的关键。本文采用化学气相沉积法在纤维表面原位生长碳纳米管,以达到改善纤维与基体的结合同时对复合材料进行二次增强的目的。结果表明,采用碳纳米管增强的SiCf/SiC复合材料的力学性能有不同程度的提高,特别是当碳纳米管的体积分数为5．31％时,复合材料的断裂韧性提高106．3％。纤维表面的碳纳米管层与纤维结合较弱,能够促进纤维的拔出,从而促进复合材料断裂韧性的提高;另外,碳纳米管的拔出对复合断裂韧性的提高也有一定的促进作用。