炭/炭复合材料

摘要： 石墨、炭纤维、炭/炭复合材料等碳基材料广泛应用在航空航天、能源汽车、化工等领域,但炭材料在高温有氧环境下易氧化和不耐氨气、耐划性能较差等缺点,难以满足人们对炭材料越来越苛刻的使用要求,严重制约其发展和实际应用.碳化钽(TaC)具有优异的高温力学稳定性及高温耐腐蚀、耐烧蚀等优点,并与炭材料具有良好的化学相容性和力学相容性,能够对炭材料有效保护,引起国内外研究人员对TaC涂层改性碳基材料的广泛研究.本文系统介绍了在石墨、炭纤维、炭/炭复合材料3种碳基材料表面制备TaC涂层的研究进展,阐述了化学气相沉积工艺(如气体流量、沉积温度、沉积压力)对TaC涂层改性碳基材料的影响规律,讨论了TaC涂层的发展趋势及展望了发展方向.

摘要： 为测试得到抗氧化涂层的本征力学性能,利用微米压痕技术研究了涂层的力学行为.通过低压化学气相沉积工艺在碳纤维增强碳基复合材料表面制备得到了碳化铪/碳化硅(HfC/SiC)抗氧化涂层,利用微米压痕技术在HfC/SiC抗氧化涂层表面开展了一系列不同最大压入载荷的压痕试验,提取得到了压痕载荷位移曲线.并根据Oliver-Pharr方法分析得到了试样材料的弹性模量.研究发现,试样材料弹性模量的数值和离散程度均随最大压入载荷的增大而逐渐减小.综合考虑基底效应和表面粗糙度的影响,确定最大压入载荷为5 N时,对应的模量为HfC/SiC抗氧化涂层的本征模量,数值为(29.67±4.72)GPa.微米压痕技术相较于纳米压痕技术,与涂层材料的作用区域更大,可覆盖涂层表面更多的微结构,可以更加真实地表征涂层的整体力学性能,而非微结构的局部性能.

摘要： 为测试得到抗氧化涂层的本征力学性能,利用微米压痕技术研究了涂层的力学行为。通过低压化学气相沉积工艺在碳纤维增强碳基复合材料表面制备得到了碳化铪/碳化硅(HfC/SiC)抗氧化涂层,利用微米压痕技术在HfC/SiC抗氧化涂层表面开展了一系列不同最大压入载荷的压痕试验,提取得到了压痕载荷位移曲线。并根据Oliver-Pharr方法分析得到了试样材料的弹性模量。研究发现,试样材料弹性模量的数值和离散程度均随最大压入载荷的增大而逐渐减小。综合考虑基底效应和表面粗糙度的影响,确定最大压入载荷为5N时,对应的模量为HfC/SiC抗氧化涂层的本征模量,数值为(29.67±4.72)GPa。微米压痕技术相较于纳米压痕技术,与涂层材料的作用区域更大,可覆盖涂层表面更多的微结构,可以更加真实地表征涂层的整体力学性能,而非微结构的局部性能。

摘要： 以高温炉用料架研制为目标,设计并制备了炭/炭复合材料料架.产品采用针刺炭布、网胎交替叠层的预制体,优化组合预制体中结构单元,经气相、液相相结合的致密方法增密后,再经高温处理、机械加工后得到炭/炭复合材料料架.本文对炭/炭复合材料料架的微观形貌、热学性能和力学性能进行了分析,并对料架的载荷进行了核定.该料架可与产品一起经历惰性气氛2000°C以上高温处理过程,解决目前无适宜高温炉用料架的现状.

摘要： 针对单晶硅拉晶过程不断受硅化侵蚀造成炭/炭埚帮使用寿命短的问题,从炭/炭埚帮的破坏模式出发,分析了埚帮在单晶硅炉热场中受侵蚀破坏的机理.采用准三维针刺法制备预制体,经化学气相沉积、树脂浸渍炭化、高温处理及热解碳涂层处理后制成炭/炭复合材料埚帮.研究了不同密度、炭纤维含量以及涂层对炭/炭埚帮使用寿命的影响.结果表明随着密度、环向炭纤维含量的提升,炭/炭埚帮的使用寿命明显提升,而炭/炭埚帮表面热解碳涂层能在一定程度上提升其使用寿命,但提升效果有限.

摘要： The ZrB2-SiC based multilayer coating for carbon/carbon composites was prepared by pack cementation, super-sonic plasma spraying and chemical vapor deposition. The microstructures of the as-prepared multi-layer coating were charac-terized by XRD and SEM. The anti-oxidation and ablation properties of coated composites were investigated by isothermal ox-idation test and oxyacetylene flame test. The results show that the as-coated samples can provide good oxidation protection at 900, 1100, 1500 °C. After oxyacetylene ablation for 60 s, the mass and linear ablation rates are-0. 05 mg/s and 0. 56μm/s, respectively. The prepared ZrB2-SiC based coating can provide good ablation protection for C/C composites, and combined oxidation protection at a wide temperature range.%采用包埋法、超音速等离子喷涂结合化学气相沉积工艺在C/C复合材料表面制备了SiC/ZrB2-SiC/SiC复合涂层.借助XRD和SEM等测试手段对所制备复合涂层的微观结构进行表征,采用恒温氧化实验及氧乙炔烧蚀实验考察涂层复合材料的高温抗氧化和抗烧蚀性能.结果表明,所制备涂层复合材料在900,1100,1500°C均具有较好的高温抗氧化性能,涂层氧乙炔烧蚀60 s后,质量烧蚀率和线烧蚀率分别为-0.05 mg/s和0.56μm/s.表明所制备的ZrB2-SiC基复合涂层在为C/C复合材料提供良好的抗烧蚀保护的同时,可对材料提供较宽温度范围的抗氧化保护.

摘要： 用双层辉光等离子渗金属技术,在炭/炭复合材料表面制备Cr涂层,改善其抗高温氧化性能.渗Cr前先用微波等离子体对炭/炭复合材料表面进行氢刻蚀处理,提高Cr涂层与基体间的结合力.用扫描电子显微镜、能谱仪和X-射线衍射仪分别对刻蚀、渗Cr及氧化后炭/炭复合材料表面形貌、成分及组织结构进行分析.结果表明:经过900°C、1 h刻蚀后,炭/炭复合材料表面形成蜂窝状结构,经后续950°C、2h渗Cr处理后,在刻蚀后的炭/炭复合材料表面形成厚约5 μm的Cr/CryCx复合涂层,涂层表面致密均匀,无裂纹和剥落;900°C高温循环氧化2.4 h后的失重率为2.79％,抗高温氧化能力较基材得到明显改善.

摘要： 固体火箭发动机实验条件下,对4D编织C/C复合材料变参数流道拉瓦尔喷管进行了烧蚀特性研究.针对变流道喷管变化的烧蚀角度,分析了材料的烧蚀机理.结果表明,由于变流道的原因,从收敛段到喉部烧蚀逐渐加剧,在收敛段与喉部过渡段45°烧蚀角出烧蚀最为严重,烧蚀角越大,烧蚀越严重.之后,烧蚀程度明显逐渐减小.烧蚀率沿着变流道喷管轴向逐渐改变,最大烧蚀率是0.056 mm/s,最大质量烧蚀率是0.157 kg/m2·s.并且,轴向纤维、径向纤维到环向纤维,烧蚀尖角逐渐增大.烧蚀特性与粒子速度、粒子撞击角度、粒子浓度、壁面剪切力等因素相关.在热化学烧蚀和机械剥蚀共同作用下,变流道是不同烧蚀行为的主要影响因素.%Ablation of a 4D-braided C/C composite fabricated with axial rods in the parameter-variable channel of a Laval nozzle ( or a convergent-divergent nozzle, a tube that is pinched in the middle) was performed in the experimental conditions of a solid rocket motor. Gas-solid flow and erosion were also simulated with the discrete phase model. The ablation of the composite was caused by thermochemical and mechanical erosion and was analyzed based on the morphology of different sections of the channel in the nozzle with different angles between the gas flow direction and the surface of the composite ( ablation angle) . Results showed that the ablation behavior was related to the velocity, concentration, collision angle to the surface and the wall shear force of parti-cles in the ablation gas. The ablation gradually increased with the rate of gas flow and was a maximum at the maximum ablation an-gle of 45° in the compression section. In the expansion section, beyond the throat, ablation decreased significantly. The maximum linear and mass ablation rates were 0. 056 mm/s and 0. 157 kg/m2·s, respectively. The carbon fibers formed a tapered tip, whose sharpness depended on the ablation angle and the braiding direction.

摘要： 分别采用国产聚丙烯腈基(即PAN基)炭纤维CCF700(A)和CCF300(B)及日本东丽PAN基炭纤维T300(C)编织二维针刺毡预制体,通过化学气相沉积结合树脂浸渍炭化增密技术制备飞机刹车副用炭/炭复合材料,在HJDS-Ⅱ型地面惯性台上测试这3种炭/炭复合材料的制动摩擦特性.结果表明:用国产炭纤维制备的炭/炭复合材料样件的整体石墨化度低于用进口炭纤维制备的样件.在模拟正常着陆能载下,国产炭纤维增强样件的减速率高于进口纤维增强样件.其中,采用CCF700炭纤维制备的材料A的摩擦因数较高、波动明显,而采用CCF300炭纤维制备的材料B的摩擦因数稳定在0.28左右.同时,刹车盘A和B的刹车过程相对平稳,刹停时间短,但刹车盘C在刹车结束前有明显的刹车力矩回升,有利于刹车过程的稳定性.材料A表面形成较厚的摩擦层,而材料B的摩擦表面摩擦层较薄,这与CCF300炭纤维具有良好的耐磨性有关.

摘要： 本工作研究了炭/炭复合材料在髓关节模拟试验机中形成的磨损颗粒的尺寸分布、形貌特征、厚度规律并分析了颗粒在磨擦过程中的演变过程。

摘要： 本工作研究了炭/炭复合材料在髓关节模拟试验机中形成的磨损颗粒的尺寸分布、形貌特征、厚度规律并分析了颗粒在磨擦过程中的演变过程。

摘要： 本工作研究了炭/炭复合材料在髓关节模拟试验机中形成的磨损颗粒的尺寸分布、形貌特征、厚度规律并分析了颗粒在磨擦过程中的演变过程。

摘要： 本工作研究了炭/炭复合材料在髓关节模拟试验机中形成的磨损颗粒的尺寸分布、形貌特征、厚度规律并分析了颗粒在磨擦过程中的演变过程。

摘要： 本工作研究了炭/炭复合材料在髓关节模拟试验机中形成的磨损颗粒的尺寸分布、形貌特征、厚度规律并分析了颗粒在磨擦过程中的演变过程。

摘要： 本工作研究了炭/炭复合材料在髓关节模拟试验机中形成的磨损颗粒的尺寸分布、形貌特征、厚度规律并分析了颗粒在磨擦过程中的演变过程。

摘要： 本工作研究了炭/炭复合材料在髓关节模拟试验机中形成的磨损颗粒的尺寸分布、形貌特征、厚度规律并分析了颗粒在磨擦过程中的演变过程。

摘要： 采用方形喉衬试样和小型固体火箭发动机对轴棒法炭/炭(c/c)复合材料的烧蚀性能进行研究,用扫描电镜(SEM)分别对烧蚀后喉衬不同部位的烧蚀形貌进行分析.结果表明:在(7～8) MPa条件下,轴棒法C/C复合材料喉衬烧蚀型面粗糙不平,质量烧蚀率为0.2050 g/s.不同部位的烧蚀形貌不同,由热化学烧蚀和机械剥蚀的耦合作用所致,同时也与燃气流与烧蚀面相互作用角度相关联.在收敛部位,燃气流正对炭棒冲刷后炭纤维头部呈现"松球"状;在喉径部位,燃气流侧向冲刷炭棒后炭纤维头部呈现"笋尖"状;在直线部位,炭纤维在烧蚀后强度降低,其表面变得粗糙,纤维间的基体炭也被燃气流冲刷殆尽.

摘要： 采用方形喉衬试样和小型固体火箭发动机对轴棒法炭/炭(c/c)复合材料的烧蚀性能进行研究,用扫描电镜(SEM)分别对烧蚀后喉衬不同部位的烧蚀形貌进行分析.结果表明:在(7～8) MPa条件下,轴棒法C/C复合材料喉衬烧蚀型面粗糙不平,质量烧蚀率为0.2050 g/s.不同部位的烧蚀形貌不同,由热化学烧蚀和机械剥蚀的耦合作用所致,同时也与燃气流与烧蚀面相互作用角度相关联.在收敛部位,燃气流正对炭棒冲刷后炭纤维头部呈现"松球"状;在喉径部位,燃气流侧向冲刷炭棒后炭纤维头部呈现"笋尖"状;在直线部位,炭纤维在烧蚀后强度降低,其表面变得粗糙,纤维间的基体炭也被燃气流冲刷殆尽.

摘要： 采用方形喉衬试样和小型固体火箭发动机对轴棒法炭/炭(c/c)复合材料的烧蚀性能进行研究,用扫描电镜(SEM)分别对烧蚀后喉衬不同部位的烧蚀形貌进行分析.结果表明:在(7～8) MPa条件下,轴棒法C/C复合材料喉衬烧蚀型面粗糙不平,质量烧蚀率为0.2050 g/s.不同部位的烧蚀形貌不同,由热化学烧蚀和机械剥蚀的耦合作用所致,同时也与燃气流与烧蚀面相互作用角度相关联.在收敛部位,燃气流正对炭棒冲刷后炭纤维头部呈现"松球"状;在喉径部位,燃气流侧向冲刷炭棒后炭纤维头部呈现"笋尖"状;在直线部位,炭纤维在烧蚀后强度降低,其表面变得粗糙,纤维间的基体炭也被燃气流冲刷殆尽.

摘要： 本发明公开了一种炭/炭复合材料粘结剂，用于高温强酸碱腐蚀环境下炭/炭复合材料的粘结。所述粘结剂的主成分为液体酚醛树脂、短切碳纤维粉，液体酚醛树脂与短切碳纤维粉的质量比为100：10～100：50；所述液体酚醛树脂的粘度为0.5～2.5Pa·s，固体含量为60～80%；所述短切碳纤维粉的直径为5～8μm，长度为100～500μm。本发明还公开了一种炭/炭复合材料粘结方法以及一种炭/炭复合材料构件。相比现有技术，本发明具有更优异的高温耐腐蚀特性以及更高的连接强度。

摘要： 本发明将具有疏松结构的活性炭与石墨烯或/和碳纳米管复合，其中活性炭材料为基本骨架，石墨烯或/和碳纳米管嵌插到活性炭的疏松结构中，构成具有稳定结构的活性炭复合材料。该活性炭复合材料不仅提高了活性炭的机械结构稳定性能，还提高了活性炭的导电性能，同时增加了活性炭的比表面积，提高了活性炭的电容，堆积密度等特性。将该活性炭复合物用于铅炭电池时，不仅有利于负极的机械结构稳定性能、导电性能，还能够提高负极与铅膏的混合均匀性，有效提升了铅炭电池的整体性能。

摘要： 本发明属于炭素材料科学技术领域，提供了一种由沥青质制备金属/炭复合材料或金属氧化物/炭复合材料的方法。该方法是以煤炭液化过程的副产物沥青质为碳源，热解聚合物为致孔剂，易热解金属盐为金属前驱体，经过物理共混、炭化还原处理后一步制得金属/炭复合材料或金属氧化物/炭复合材料。本发明制得的金属/炭复合材料或金属氧化物/炭复合材料具有可控的外观形貌，金属或金属氧化物均以3-50nm较小的粒径均匀地分散在炭载体中。本发明制备工艺路线简单，条件温和，设备常规，成本低，产品的产量可控，适宜大量生产，得到的金属/炭复合材料或金属氧化物/炭复合材料可以作为高活性催化剂、吸附剂、磁分离材料、电极材料等。

摘要： 本发明提供了一种多元素共掺杂活性炭复合材料，包括活性炭和掺杂在活性炭上的抑制析氢杂原子；所述抑制析氢杂原子为N、P和F中的两种或三种；所述抑制析氢杂原子由杂原子化合物提供。本发明采用杂原子化合物作为抑制析氢原子的来源，同时掺杂两种或三种的抑制析氢杂原子，其具有丰富的磷、氮和氟元素，既作为磷源、氮源，又可以作为氟源。在制备活性炭的过程中添加杂原子化合物，高温活化的同时一步热解其混合物，得到了多元素掺杂的活性炭，不仅简化了制备流程，而且多种杂原子能够均匀分散在活性炭的表面和孔道中，抑制析氢的功能得到有效的提高，杂原子上带有的孤对电子可以使碳材料的电荷密度增加，从而增大导电性和电解质溶液的润湿性。

摘要： 本发明提供了一种活性炭复合材料，包括活性炭和复合在所述活性炭上的炭化镍。本发明采用复合的方式，将炭化镍均匀分散在活性炭的表面，炭化镍的加入提高了碳材料在铅表面的析氢电位，使得活性炭的抑制析氢的功能得到有效的提高。本发明对活性炭进行改性提高了活性炭的亲水性并负载了抑制析氢反应的炭化镍，提高了铅炭电池活性铅膏的紧密性和充电性能，降低了铅膏的阻抗，避免充放电过程中活性炭的脱落，同时炭化镍的加入提高了碳材料在铅表面的析氢电位，延缓了电池的失效。

摘要： 本发明公开了一种炭/炭复合材料粘结剂，用于高温强酸碱腐蚀环境下炭/炭复合材料的粘结。所述粘结剂的主成分为液体酚醛树脂、短切碳纤维粉，液体酚醛树脂与短切碳纤维粉的质量比为100：10～100：50；所述液体酚醛树脂的粘度为0.5～2.5Pa·s，固体含量为60～80%；所述短切碳纤维粉的直径为5～8μm，长度为100～500μm。本发明还公开了一种炭/炭复合材料粘结方法以及一种炭/炭复合材料构件。相比现有技术，本发明具有更优异的高温耐腐蚀特性以及更高的连接强度。

摘要： 本发明将具有疏松结构的活性炭与石墨烯或/和碳纳米管复合，其中活性炭材料为基本骨架，石墨烯或/和碳纳米管嵌插到活性炭的疏松结构中，构成具有稳定结构的活性炭复合材料。该活性炭复合材料不仅提高了活性炭的机械结构稳定性能，还提高了活性炭的导电性能，同时增加了活性炭的比表面积，提高了活性炭的电容，堆积密度等特性。将该活性炭复合物用于铅炭电池时，不仅有利于负极的机械结构稳定性能、导电性能，还能够提高负极与铅膏的混合均匀性，有效提升了铅炭电池的整体性能。

摘要： 本发明提供了一种多元素共掺杂活性炭复合材料，包括活性炭和掺杂在活性炭上的抑制析氢杂原子；所述抑制析氢杂原子为N、P和F中的两种或三种；所述抑制析氢杂原子由杂原子化合物提供。本发明采用杂原子化合物作为抑制析氢原子的来源，同时掺杂两种或三种的抑制析氢杂原子，其具有丰富的磷、氮和氟元素，既作为磷源、氮源，又可以作为氟源。在制备活性炭的过程中添加杂原子化合物，高温活化的同时一步热解其混合物，得到了多元素掺杂的活性炭，不仅简化了制备流程，而且多种杂原子能够均匀分散在活性炭的表面和孔道中，抑制析氢的功能得到有效的提高，杂原子上带有的孤对电子可以使碳材料的电荷密度增加，从而增大导电性和电解质溶液的润湿性。

摘要： 本发明提供了一种活性炭复合材料，包括活性炭和复合在所述活性炭上的炭化镍。本发明采用复合的方式，将炭化镍均匀分散在活性炭的表面，炭化镍的加入提高了碳材料在铅表面的析氢电位，使得活性炭的抑制析氢的功能得到有效的提高。本发明对活性炭进行改性提高了活性炭的亲水性并负载了抑制析氢反应的炭化镍，提高了铅炭电池活性铅膏的紧密性和充电性能，降低了铅膏的阻抗，避免充放电过程中活性炭的脱落，同时炭化镍的加入提高了碳材料在铅表面的析氢电位，延缓了电池的失效。

摘要： 本发明提供了一种多功能活性炭复合材料，包括活性炭和复合在所述活性炭上的导电剂和析氢抑制剂。本发明得到了一种具体高比表面积、高导电性和抑制析氢多功能的活性炭复合材料，本发明采用原位掺杂的方式，将导电剂和析氢抑制剂均匀分散在活性炭的孔道中，活性炭的导电性能和抑制析氢的功能得到有效的提高。而且该多功能的活性炭复合材料功能多，添加使用方便，制备工艺简单高效，成本低。本发明提供的活性炭的功能多样化，有利于活性炭在铅炭电池领域中的应用，具有深刻的意义。