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准三维C/C复合材料的层间剪切性能及其断裂机理

熊翔 , 黄伯云 , 肖鹏 , 吴凤秋

中国有色金属学报

以炭纤维针刺毡为预制体, 采用化学气相浸渗(CVI)法或结合液相法制备了热解炭、树脂炭和沥青炭基质的准三维C/C复合材料, 研究了这些材料的层间剪切性能及其断裂机理. 结果表明: CVI基质炭比沥青基质炭更有利于C/C复合材料的层间剪切性能的提高; 剪切强度随密度增高而增大, 致密度越高, 基体支撑越强, 同时微裂纹和孔隙度就越低, 断裂裂纹不易形成或扩展, 强度性能就越好; 纯沥青基质炭试样为"突发"的脆性断裂方式, 其他基质炭试样表现为韧性断裂方式.

关键词: C/C复合材料 , 热解炭 , 层间剪切性能 , 断裂机理

炭化压力对沥青成焦形貌及航空刹车用C/C复合材料浸渍增密效果的影响

巩前明 , 黄启忠 , 黄伯云 , 吴凤秋 , 陈腾飞 , 张福勤

新型炭材料 doi:10.3969/j.issn.1007-8827.2002.02.006

将武钢中温沥青和太钢高温沥青在不同压力下炭化,进一步对所得沥青焦进行了高温热处理;利用扫描电子显微镜(SEM)和光学显微镜观察所得沥青焦形貌.结果表明:低压炭化时,沥青焦体积密度小,疏松、多大孔,主要为流线区域型各向异性结构;高压炭化时,沥青焦体积密度明显变大,孔变小且均匀分布,主要为小区域型和细镶嵌型各向异性显微结构.考察了不同炭化压力对浸渍增密航空刹车用C/C复合材料的增密效率的影响,结果显示,对整个沥青而言的宏观残炭率明显高于只针对样品而言的实际残炭率,因此有必要进行高压浸渍/炭化实现快速增密.利用XRD和显微硬度测试仪检测了不同炭化压力所得沥青焦热处理后的石墨化度和显微硬度,发现高压下形成的沥青炭更难于石墨化,但石墨化度与显微硬度和热处理后的粗糙层(RL)CVD炭有较好的可比性.

关键词: 沥青 , 炭化 , 石墨化 , 浸渍 , C/C复合材料 , 结构

不同粒度二氧化硅粉末对炭/炭复合材料防氧化涂层的影响

吴凤秋 , 张保法 , 姜海 , 李东生

材料工程 doi:10.3969/j.issn.1001-4381.2010.04.018

研究二氧化硅微米粉和纳米粉质量分数分别为6%,12%,18%和24%时所形成的防氧化涂层对炭/炭复合材料抗氧化性能的影响,并对涂层氧化前后的组成、形貌变化进行X射线衍射分析(XRD)和扫描电子显微镜分析(SEM).结果表明:随着SiO_2微米粉含量的增加,涂层氧化失重率先减后增,其最佳含量为18%,氧化失重率0.38%;而添加SiO_2纳米粉涂层则随着含量的增加,氧化失重率增加,其含量最低为6%时,氧化失重率最小,为2.88%.

关键词: 炭/炭复合材料 , 防氧化涂层 , 二氧化硅

C/C复合材料表面硬度对抗氧化性能的影响

吴凤秋 , 张保法

材料工程 doi:10.3969/j.issn.1001-4381.2013.10.017

C/C复合材料使用后由于氧化表面硬度有不同程度的下降.经再次防氧化处理后,测试了表面硬度及抗氧化性能.结果表明:氧化后C/C复合材料试样的表面肖氏硬度为HS70时,再次防氧化处理后,其表面硬度增至HS80,在700℃恒温静态氧化条件下,氧化失重率分别为0.44％/15h,1.2％/22h,其抗氧化性能最强.表面硬度为HS40的C/C复合材料试样,距表层1mm深度范围内其硬度均低于基底,再次防氧化处理后其硬度值从HS40增至HS60,其700℃抗氧化性能最差,氧化失重率分别为3.93％/15h,6.52％/22h.

关键词: C/C复合材料 , 肖氏硬度 , 防氧化处理

硼和碳化硼对炭/炭复合材料抗氧化涂层性能的影响

吴凤秋 , 张保法 , 姜海 , 李东生

材料保护

岌/炭(C/C)复合材料抗氧化温度低,不适合用于飞机刹车盘.将5%,10%,15%,20%硼(B)或碳化硼(B4C)粉末掺入由45%Na2B4O7·10H2O,20%SiC,15%CaSO4·2H2O,10%SiO2,10%Al2O3和水组成的抗氧化剂中,制成抗氧化涂料,并将其涂覆在C/c复合材料表面,经800℃热处理,形成抗氧化涂层.采用X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)对涂层氧化前后的组成、形貌进行检测,研究了700℃氧化15 h和900℃氧化2 h后涂层的抗氧化性能.结果表明:B和B4C的含量对涂层的抗氧化性有一定的影响,当B4C含量为20%时,涂层的抗氧化效果最佳,氧化失重率低,分别为0.73%(700℃,15 h)和0.64%(900℃,2 h).用B4C取代B粉制备抗氧化涂层,既可以满足飞机刹车盘抗高温氧化的要求,又能节约生产成本.

关键词: 抗氧化涂层 , 炭/炭复合材料 , 硼 , 碳化硼 , 涂层形貌 , 性能 , 失重

准三维C/C复合材料的弯曲性能及其破坏机理

熊翔 , 黄伯云 , 李江鸿 , 吴凤秋

航空材料学报 doi:10.3969/j.issn.1005-5053.2006.04.020

以碳纤维针刺毡为预制体,采用CVI法或结合液相法制备了热解碳、树脂碳和沥青碳基质的准三维C/C复合材料,并研究了这些材料的弯曲性能及其断裂机理.研究表明:对于热解碳基质,SL基质碳的弯曲强度明显高于RL和SL+RL两种基质碳;弯曲强度随密度增高而增大;致密度越高,基体支撑越强,同时微裂纹和孔隙度越低,弯曲性能越好.

关键词: C/C复合材料 , 热解碳 , 弯曲性能 , 破坏机理

C/C刹车盘用短纤维预制体组成及工艺研究

姜海 , 李东生 , 吴凤秋 , 邓海金

材料工程 doi:10.3969/j.issn.1001-4381.2009.08.017

通过对短纤维预浸料模压工艺过程中的加压温度及压制压力工艺参数研究,探讨短纤维预制体的制造工艺.结果表明:在加压温度为130℃及10MPa的压制压力下,制备的MD-90飞机刹车盘用预制体为最佳.采用正压CVD工艺将不同组成的预制体,增密至1.65g/cm3进行力学性能测试,结果表明:组成为无捻T700-12K炭纤维、酚醛树脂含量为35%(质量分数)、长度为40mm的预制体,力学性能最佳.

关键词: C/C复合材料 , 短纤维 , 预制体 , 工艺 , 性能

正压化学气相沉积工艺炭/炭复合材料飞机刹车盘制备

姜海 , 李东生 , 吴凤秋

材料工程 doi:10.3969/j.issn.1001-4381.2010.07.007

通常所称的化学气相沉积(CVD)工艺都是在真空状态下进行的(V-CVD).正压化学气相沉积工艺(以下简称:A-CVD)的沉积过程是在高于一个大气压力下进行的,所需的设备造价相对于V-CVD更便宜且易于维护.采用A-CVD工艺制造的短纤维预制体炭/炭复合材料刹车盘经惯性台试验验证,其平均摩擦系数达到0.417(50次刹车试验结果),而且在室温自然条件下放置24h后,摩擦系数基本保持不变.

关键词: 炭/炭复合材料 , 工艺 , 性能

二硫化四甲基秋兰姆在热引发熔融接枝聚丙烯体系中的调控作用

张振江 , 万东 , 邢海平 , 唐涛

应用化学 doi:10.3724/SP.J.1095.2011.00648

以未添加助剂的聚丙烯(PP)粉料为原料,三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(TMPTA)为接枝单体,采用热引发熔融接枝的方法制备长链支化聚丙烯(LCBPP).当支链分子量大于PP的临界分子量(Me=5600)的2倍时,对流变性能有很大的影响,称为流变学长支链.研究了二硫化四甲基秋兰姆( TMTD)在熔融接枝体系中的调控作用.研究结果表明,加入TMTD后,单体的接枝量降低,但是支化效率提高.理论计算表明,在同样条件下加入TMTD后,改性样品的长支链频率由0.03升至0.34.

关键词: 聚丙烯 , 熔融接枝 , 长链支化

秋实果满园

涂料工业

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