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Al-Si-C改性C/C复合材料的微结构特征与烧蚀行为

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新型炭材料 2016年第6期31卷 628-638页

作者：常亚彬孙威熊翔彭铮陈招科王雅雷徐永龙中南大学粉末冶金国家重点实验室湖南长沙410083

为了提高C/C复合材料的抗烧蚀性能,采用反应熔渗法制备Al-Si-C改性C/C复合材料,利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、能谱和电子探针分析等手段分析熔剂成分、熔渗温度和气氛等参数对复合材料微观结构的影响。利用氧-乙炔焰烧蚀仪研究Al-S... 详细信息

为了提高C/C复合材料的抗烧蚀性能,采用反应熔渗法制备Al-Si-C改性C/C复合材料,利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、能谱和电子探针分析等手段分析熔剂成分、熔渗温度和气氛等参数对复合材料微观结构的影响。利用氧-乙炔焰烧蚀仪研究Al-Si-C改性C/C复合材料的烧蚀性能、烧蚀行为及机理。结果表明,随着工艺参数不同,反应熔渗法可制备出三类典型的Al-Si-C改性C/C复合材料。在1 500℃,氩气气氛中反应熔渗2 h形成了Al+SiC均质改性C/C复合材料;随着熔渗温度的升高(1 600℃)和熔渗时间的延长(6 h),形成了Al_4SiC_4+SiC改性C/C复合材料;在1 600℃,真空气氛中反应熔渗6 h形成了SiC+Al梯度改性C/C复合材料(Al含量由内到外递减)。三类Al-Si-C改性C/C复合材料显示不同的烧蚀行为,其中,SiC+Al梯度改性C/C复合材料具有最优的抗烧蚀性能,在2 500℃下烧蚀60 s后,样品表面无明显的烧蚀坑,质量烧蚀率分别为-1.0×10^(-3)g/s和-1.2×10^(-3)g/s。

关键词： C/C复合材料基体改性反应熔渗 Al-Si-C体系烧蚀

ZrC质量分数对C/C-ZrC复合材料力学性能的影响

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中南大学学报（自然科学版） 2013年第2期44卷 508-514页

作者：杨鑫苏哲安黄启忠涂川俊柴立元中南大学粉末冶金国家重点实验室湖南长沙410083 中南大学冶金科学与工程学院湖南长沙4130083

采用基体改性技术将ZrC引入C/C复合材料中,制备一种新型的C/C-ZrC复合材料。利用X线衍射仪、扫描电镜及能谱等分析手段,研究材料的形貌和结构,并采用三点弯曲试验研究材料的力学性能,讨论ZrC质量分数对复合材料断裂行为的影响。研究结... 详细信息

采用基体改性技术将ZrC引入C/C复合材料中,制备一种新型的C/C-ZrC复合材料。利用X线衍射仪、扫描电镜及能谱等分析手段,研究材料的形貌和结构,并采用三点弯曲试验研究材料的力学性能,讨论ZrC质量分数对复合材料断裂行为的影响。研究结果表明:引入的ZrC主要以纳米颗粒的形式分布在材料中;随着ZrC质量分数的升高,C/C-ZrC复合材料抗弯强度逐渐降低,当ZrC质量分数为36.64%时,C/C-ZrC复合材料断裂过程中发生脆性断裂,材料断裂模式转变的原因主要与ZrC质量分数升高引起的纤维损伤及石墨化度提高综合作用有关;经2 000℃的石墨化处理后,断裂过程中材料的脆性行为变得更加明显。

关键词： C C复合材料基体改性 ZrC 力学性能

碳纤维增强银粉改性树脂复合材料的雷击损伤效应

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复合材料学报 2020年第8期37卷 1911-1920页

作者：李斌常飞肖尧李曙林孙晋茹空军工程大学航空工程学院西安710038 西安交通大学电力设备电气绝缘国家重点实验室西安710049

针对碳纤维增强树脂(CFRP)复合材料中树脂电阻大,在雷电流作用下会产生大量焦耳热造成雷击损伤的短板,探索通过增强基体的导电性来解决这一问题。为实现对CFRP复合材料的改性,在其环氧树脂浆料中加入了以Ag粉为主的导电填料,使改性CFRP... 详细信息

针对碳纤维增强树脂(CFRP)复合材料中树脂电阻大,在雷电流作用下会产生大量焦耳热造成雷击损伤的短板,探索通过增强基体的导电性来解决这一问题。为实现对CFRP复合材料的改性,在其环氧树脂浆料中加入了以Ag粉为主的导电填料,使改性CFRP复合材料层合板沿厚度方向的电导率提高217.30倍。采用不同峰值的单一雷电流D分量分别对改性及未改性CFRP复合材料层合板试件进行雷击损伤实验,通过损伤区域超声C扫描图像、试件残余温度场和仿真热解损伤的对比,分析基体改性对CFRP复合材料雷击损伤的防护机制。结果表明:通过Ag粉改性能有效提高CFRP复合材料层合板的电导率,且在厚度方向上的改性效果最佳;在峰值电流分别为20 kA、40 kA和60 kA的条件下,改性CFRP复合材料层合板的损伤面积分别下降87.28%、77.82%和88.59%,损伤深度分别增加147.06%、130.65%和119.72%;以损伤体积为最终指标,则Ag粉改性基体能有效降低CFRP复合材料的雷击损伤,其防护机制是通过减少雷电流作用下的高温区域面积和升温幅度来降低热解和爆炸冲击实现。

关键词：碳纤维增强树脂复合材料银粉基体改性雷击损伤有限元仿真温度场

耐烧蚀超高温陶瓷改性C/C复合材料的研究进展

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中国有色金属学报 2015年第7期25卷 1731-1743页

作者：李军杨鑫刘红卫黄启忠苏哲安中南大学粉末冶金国家重点实验室长沙410083

炭/炭(C/C)复合材料在高温含氧环境中易氧化烧蚀的问题影响了其在航空航天领域的应用,引入超高温陶瓷能有效地提高其超高温耐烧蚀性能。介绍和分析了化学气相渗透、先驱体浸渍裂解、反应熔渗等基体改性工艺及其优缺点;综述了近年来C/C... 详细信息

炭/炭(C/C)复合材料在高温含氧环境中易氧化烧蚀的问题影响了其在航空航天领域的应用,引入超高温陶瓷能有效地提高其超高温耐烧蚀性能。介绍和分析了化学气相渗透、先驱体浸渍裂解、反应熔渗等基体改性工艺及其优缺点;综述了近年来C/C复合材料基体改性提高其超高温抗烧蚀性能的最新研究进展;并评述了国内在提高C/C复合材料超高温抗烧蚀性能方面取得的一些成果;最后,提出了提高C/C复合材料超高温长时抗烧蚀性能的潜在发展方向。

关键词： C/C复合材料超高温陶瓷基体改性耐烧蚀性能

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C/C-SiC复合材料高温防护研究进展

材料导报 2016年第15期30卷 68-74页

作者：周帆曹英斌刘荣军王衍飞左联国防科学技术大学新型陶瓷纤维及其复合材料重点实验室长沙410073

C/C-SiC复合材料具有高比强度、高比模量、高热导率、低热膨胀系数和优异的高温抗氧化性能等特点,是新一代的耐高温陶瓷基复合材料,已经被广泛地用作热结构和热防护材料、制动材料以及空间光学系统零部件等。近年来,随着高超声速飞行器... 详细信息

C/C-SiC复合材料具有高比强度、高比模量、高热导率、低热膨胀系数和优异的高温抗氧化性能等特点,是新一代的耐高温陶瓷基复合材料,已经被广泛地用作热结构和热防护材料、制动材料以及空间光学系统零部件等。近年来,随着高超声速飞行器和返回式航天运输工具的快速发展,飞行器面临着更多的有高热流、高压气流以及高速粒子冲蚀的环境,这对C/C-SiC复合材料的高温防护技术提出了更高的要求。C/C-SiC复合材料高温防护的研究主要集中在纤维涂层改性、基体改性和高温防护涂层等3个方面,综合近几年国内外的研究报道,从上述3个方面综述了C/C-SiC复合材料高温防护技术的研究进展,总结了各种高温防护技术的制备方法,比较了3种高温防护技术的特点,最后对C/C-SiC复合材料高温防护技术的发展趋势提出了一些见解。

关键词： C/C-SiC复合材料抗氧化性能抗烧蚀性能纤维涂层改性基体改性高温防护涂层

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碳/碳复合材料基体抗氧化改性研究进展

兵器材料科学与工程 2010年第2期33卷 98-103页

作者：弭群曹丽云黄剑锋王妮娜陕西科技大学材料科学与工程学院．陕西西安710021

表面涂层技术和基体改性是对碳/碳复合材料进行氧化防护的主要措施。对近年来碳/碳复合材料基体抗氧化改性传统技术方法进行全面总结,主要有碳纤维改性、液相浸渍法、添加剂法、催化杂质的直接脱除或失活、基体置换法。介绍碳/碳复合材... 详细信息

表面涂层技术和基体改性是对碳/碳复合材料进行氧化防护的主要措施。对近年来碳/碳复合材料基体抗氧化改性传统技术方法进行全面总结,主要有碳纤维改性、液相浸渍法、添加剂法、催化杂质的直接脱除或失活、基体置换法。介绍碳/碳复合材料基体抗氧化改性新工艺,提出并设计3种碳/碳复合材料基体抗氧化改性最新工艺。并对碳/碳复合材料基体改性研究的发展趋势进行了展望。

关键词：碳/碳复合材料抗氧化基体改性

硅溶胶水热处理及添加B2O3微粉改性碳/碳复合材料的抗氧化性能

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硅酸盐学报 2008年第11期36卷 1577-1581页

作者：王妮娜黄剑锋曹丽云曾燮榕陕西科技大学材料科学与工程学院西安710021 深圳市特种功能材料重点实验室广东深圳518060

以正硅酸乙酯为原料,采用一种新颖的硅溶胶及添加B2O3微粉-水热处理,并经800℃煅烧30min,对碳纤维增强碳(carbon fiber reinforced carbon,C/C)复合材料基体进行改性。研究了水热处理温度、时间、B2O3微粉的添加等工艺因素对改性C/C复... 详细信息

以正硅酸乙酯为原料,采用一种新颖的硅溶胶及添加B2O3微粉-水热处理,并经800℃煅烧30min,对碳纤维增强碳(carbon fiber reinforced carbon,C/C)复合材料基体进行改性。研究了水热处理温度、时间、B2O3微粉的添加等工艺因素对改性C/C复合材料的结构及抗氧化性能的影响。采用X射线衍射仪、扫描电子显微镜和能量色散谱仪对改性C/C复合材料的表面物相组成、显微结构和微区化学元素组成进行了表征。结果表明:硅溶胶-热处理法提供了一条较好的C/C复合材料基体抗氧化改性的途径;复合材料的抗氧化性能随着水热温度的升高呈现先降低,后提高的趋势;适当延长反应时间,能提高复合材料的抗氧化性能;添加B2O3微粉的硅溶胶改性后的C/C复合材料的抗氧化性能明显提高,改性后的样品在500℃经5h氧化后,没有产生质量损失。

关键词：碳纤维增强碳复合材料水热处理硅溶胶-凝胶氧化硼基体改性

溶剂热温度对ZrB_2改性C/C复合材料抗氧化性能的影响

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功能材料 2014年第4期45卷 104-107页

作者：黄毅成黄剑锋曹丽云朱佳陕西科技大学轻化工助剂化学与技术教育部重点实验室西安710021

以硼溶胶和ZrB2微粉为原料，采用溶-凝胶／溶剂热法对C／C复合材料的表面和基体进行改性，通过XRD、SEM、EDS等测试手段对改性后的试样进行表征。重点研究了溶剂热温度对改性后C／C复合材料物相组成、显微结构及抗氧化性能的影响。结果... 详细信息

以硼溶胶和ZrB2微粉为原料，采用溶-凝胶／溶剂热法对C／C复合材料的表面和基体进行改性，通过XRD、SEM、EDS等测试手段对改性后的试样进行表征。重点研究了溶剂热温度对改性后C／C复合材料物相组成、显微结构及抗氧化性能的影响。结果表明，改性后的C／C复合材料表面被连续的B2O3涂层和ZrB2粉体覆盖，在基体内部的孔洞中也有B2O3和ZrB2。C／C复合材料的抗氧化性能也随着溶剂热温度（100～180℃）的升高逐渐提高，经过180℃改性后的C／C复合材料具有最好的抗氧化性能，在600℃氧化6h后的氧化失重量仅为26．4mg／cm2。

关键词： ZrB2 溶剂热温度基体改性抗氧化

C/C-Al_2O_3梯度功能复合材料改性研究

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固体火箭技术 2004年第4期27卷 304-307页

作者：曾晓梅李铁虎刘红林马拯西北工业大学材料工程学院西安710072 中国航天科技集团公司四院四十三所西安710025 中国海军驻四院军代室西安710025

采用炭纤维表面涂层与基体改性方法相结合,对所制的C/C Al2O3梯度功能复合材料界面性能进行了改进。研究了增强相炭纤维与陶瓷相Al2O3的界面结合强度这一关键技术,进行了热学、烧蚀、力学性能测试和微观结构分析。结果表明,添加ZrO2对... 详细信息

采用炭纤维表面涂层与基体改性方法相结合,对所制的C/C Al2O3梯度功能复合材料界面性能进行了改进。研究了增强相炭纤维与陶瓷相Al2O3的界面结合强度这一关键技术,进行了热学、烧蚀、力学性能测试和微观结构分析。结果表明,添加ZrO2对基体进行改性,使材料的强度提高了39.1%,热导率降低至0.902W/(m·K)(800℃);采用炭纤维表面SiC涂层处理能有效改善复合材料的界面性能,使材料强度提高了3倍,达到约70MPa。

关键词：基体改性 Al2O3 梯度功能复合材料炭纤维 SiC涂层界面性能 ZrO2 C/C 增强相界面结合强度