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丙烷CVI工艺热解炭沉积非均相反应动力学模拟

分别运用总括非均相反应机理和详细非均相反应机理,结合均相反应机理(包括285种气相组分,1 074个气相可逆基元反应)来模拟C3H8在CVI工艺条件下炭纤维表面热解炭的沉积过程,进而对实验中的气相组分和热解炭的形成过程进行预测.总括非均相反应机理对炭沉积反应进行了简化处理,气相中的烃组分直接在表面脱氢沉积为热解炭;而详细非均相反应机理则利用表面基元反应来描述热解炭沉积过程,包括66种表面组分和250个表面基元反应.本文以C3H8为炭源,N2为稀释气体,温度1 173～1 323 K、低压(2.6 kPa)和滞留时间为0.5 ～4 s条件下的连续搅拌釜反应器为模型进行模拟,气相组成和沉积动力学两方面的预测与实验结果都较好吻合.计算表明在该设定条件下热解炭的前驱体主要为不饱和小分子(C2H2和C2H4)和甲基,进而利用这些组分定量解释热解炭的沉积动力学.

关键词: 模拟 , 热解炭 , 表面动力学 , 丙烷 , 化学气相渗透

IrO2+Ta2O5系钛基改性涂层阳极和失效特点

姚书典 , 沈嘉年 , 孙娟 , 王国平 , 李爱军 , 饶英相

稀有金属材料与工程

研究了Ti/(IrO2+Ta2O5)涂层阳极钛基表面不同改性条件下的表面形貌,截面扫描和界面元素分布,电解强化寿命和失效机理.结果表明,钛基体表面改性对涂层表面形貌没有根本性影响,表面改性的涂层阳极在槽电压-电解时间曲线上具有很长的平台期,显示出很好的强化寿命,平台期的主要失效特点在于涂层的电化学溶解,溶解从"龟裂"处始发,并且逐层进行.

关键词: 钛阳极 , 失效机理 , 电解 , 二氧化铱 , 五氧化二钽

碳布缝合预制体孔隙与热解碳沉积时变相依的多尺度研究

房金铭 , 许正辉 , 张中伟 , 李爱军 , 汤哲鹏

宇航材料工艺 doi:10.3969/j.issn.1007-2330.2015.05.007

以甲烷为前驱体,碳布缝合织物为预制体,采用等温化学气相渗透(ICVI)工艺,在1 368 K温度和1 s滞留时间下制备了C/C复合材料.采用压汞仪表征不同致密化时间下预制体的孔隙分布,采用偏光显微镜观察热解碳的结构.结果表明:预制体的孔隙分布呈现多峰分布,热解碳的沉积速率与[A/V]值成反比,热解碳的结构与预制体的比表面积相关,沉积初期比表面积较大时,得到的热解碳织构为各相同性和低织构热解碳,随着沉积的进行,比表面积逐渐减小,在纤维束的边沿等部位出现了高织构热解碳.

关键词: 碳布缝合预制体 , 等温化学气相渗透(ICVI) , 孔隙变化 , [A/V] , 热解碳结构

人工神经网络建模在抗烧蚀炭/炭复合材料基体改性研究中的应用

陈强 , 李贺军 , 李爱军 , 孙国岭 , 李克智

新型炭材料 doi:10.3969/j.issn.1007-8827.2004.04.006

基体改性是防止炭/炭复合材料氧化的主要手段.通过将人工神经网络引入炭/炭复合材料的基体改性研究,借助Levenberg-Marquardt算法对不同添加剂组成改性试样所具有的氧化烧蚀率学习,建立了炭/炭复合材料改性添加剂组成-氧化烧蚀率的BP网络模型.研究结果表明:所建模型可以较好地反映添加剂含量与试样氧化烧蚀率间的内在规律,网络模型的输出值和实验验证值间的误差<0.5 %,将模型筛选出的最优配方用于基体改性,试样的氧化烧蚀率下降了49.5 %,说明将人工神经网络用于炭/炭复合材料基体改性是可行和有效的.

关键词: 人工神经网络 , Levenberg-Marquardt算法 , 炭/炭复合材料 , 基体改性 , 氧化烧蚀率

热梯度CVI技术制备炭/炭复合材料

李克智 , 赵建国 , 李爱军 , 李贺军

材料科学与工艺 doi:10.3969/j.issn.1005-0299.2005.05.001

为了阐明用于制备炭/炭复合材料的热梯度化学气相沉积工艺原理,分析了沉积过程中随着热解沉积区域的移动,发热体的电阻值以及加在发热体两端功率的变化规律,并利用偏光显微镜观察了材料的粗糙层、光滑层热解炭微观组织结构.结果表明:随着沉积过程的进行,TCVI中加在电极两端的功率呈非线性升高,而电阻值呈非线性降低;利用TCVI工艺在320 h内制备了φ240 mm×φ80 mm×33 mm的盘形件,且炭/炭复合材料的密度均匀性好,密度均大于1.70g/cm3.

关键词: 炭/炭复合材料 , 热梯度化学气相沉积 , 热解炭 , 微观组织

C/C-SiC摩擦材料的研究进展

李波 , 崔园园 , 李爱军 , 周春节 , 张家宝 , 白瑞成

上海金属

综述了C/C-SiC摩擦材料的研究现状,以及C/C-SiC摩擦材料的发展历程.详细分析C/C-SiC摩擦材料的摩擦磨损性能影响因素及机理,介绍了C/C-SiC摩擦材料的改性及应用现状,并对未来的研究重点进行了展望.

关键词: C/C-SiC摩擦材料 , 摩擦磨损性能 , 机理 , 改性

C/C复合材料CVD过程中气相反应分析

王坤杰 , 王洲 , 崔红 , 李爱军

宇航材料工艺 doi:10.3969/j.issn.1007-2330.2014.03.014

以整体毡为预制体,丙烷为碳源,以沉积温度和气体滞留时间为考察变量,采用CVD法制备了C/C复合材料,并用偏光显微镜分析了热解碳结构,用气相色谱仪分析了尾气成分,并采用商用COMSOL软件分析了1 250 K以上成碳过程的中间气相产物和气相反应路径.结果表明:试样上下表面热解碳均为光滑层结构,高温下主要中间产物有H2、C2H2、C2H4、CH4,其中大分子结构、H2、C2H2浓度,随着温度的升高而增大,C2H4浓度随着温度的升高迅速减小,CH4浓度略有减小;具有较低C-H结合能而容易形成稳定的自由基的大分子浓度随滞留时间延长而先增加后下降,具有高不饱和结构的大分子随滞留时间的延长浓度变化不大;热解碳形成的复杂过程中C2H4具有重要的作用.

关键词: C/C复合材料 , CVD , 气相反应

钨基非晶合金镀层对油套管用钢的防蚀阻垢性能

龙媛媛 , 许卫国 , 张洁 , 尹春峰 , 李爱军

腐蚀与防护

采用非晶态合金电镀技术在井下油管用P110试片表面制备了三层钨基合金,模拟高含CO2环境和高压富氧条件研究了合金的防腐蚀性能;通过现场中试研究了合金的阻垢性能,并与P110裸钢进行了比较.结果表明:镀钨合金试片对CO2、高压富氧等腐蚀环境具有较强的防腐蚀性,缓蚀率分别为96.88%和93.75%,现场中试阻垢率为41.73%,阻垢效果明显.钨基非晶态合金电镀技术是一种经济、适用的油田井下管杆防腐蚀、阻垢、防偏磨新技术.

关键词: 钨基非晶态合金 , 电镀 , 防腐蚀 , 阻垢 , 评价

C/C-Cu复合材料的烧蚀性能

孙乐 , 李红 , 李爱军 , 任慕苏 , 孙晋良

宇航材料工艺

以聚丙烯腈预氧化纤维针刺毡为预制体,经碳化后采用CVI和树脂浸渍(IR)工艺制备出不同密度的多孔C/C预制件,然后采用气体压力浸渗方法制备了C/C-Cu复合材料.采用氢氧(H2-O2)焰对C/C-Cu的烧蚀性能进行测试考核.结果表明:以密度为0.99 g/cm3的C/C预制件制备出的C/C-Cu复合材料的线烧蚀率和质量烧蚀率均小于密度为1.9 g/cm3的C/C复合材料,其烧蚀性能良好；在烧蚀过程中C/C-Cu的铜基体的熔化吸收了大量的热量,降低了材料的表面温度,提高了材料的抗烧蚀性能；烧蚀机制主要是热氧化烧蚀和机械冲刷的综合作用.

关键词: C/C-Cu复合材料 , 烧蚀性能 , 热解碳 , 气体压力浸渗

不同高温处理工艺对C/C复合材料生物相容性的影响

倪昕晔 , 李爱军 , 钟萍 , 林涛 , 熊信柏 , 顾卫东

材料工程 doi:10.11868/j.issn.1001-4381.2014.06.012

对比研究了经不同时间高温石墨化处理后的C/C复合材料有毒物质含量及材料对成骨细胞生长的影响.结果表明,延长高温处理时间可以去除有毒物质As,Pb和减少有毒Hg,Cd,Al等含量.经过较短时间(4,8h)处理后的C/C复合材料表面成骨细胞生长缓慢,有明显的毒性作用,而超过较长时间(12,16h)处理后的C/C复合材料表面成骨细胞生长良好.延长C/C复合材料高温处理时间可以提高其生物相容性.

关键词: C/C复合材料 , 高温处理 , 生物相容性

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