杨国威
,
胡海峰
,
张长瑞
,
王其坤
,
张玉娣
,
赵丹
硅酸盐通报
本文针对C/C复合材料存在高温抗氧化和抗冲刷性能较差等缺点,提出对C/C复合材料进行改性以改善其性能.通过碳布叠层工艺均匀刷涂浆料,采用先驱体转化法制备了三种不同ZrB2含量的2D C/C-ZrB2复合材料,探索ZrB2含量对其力学、抗氧化、抗烧蚀等性能和微观形貌的影响.结果表明:刷涂料浆(ZrB2体积分数10%)制备的复合材料综合性能优异,其弯曲强度为250.37 MPa,断裂韧性为13.84 MPa·m1/2;样品经1200 ℃氧化30 min后质量保留率达到90.65%,强度保留率达到85.14%;经氧乙炔焰烧蚀60 s后,其质量烧蚀率为0.01802 g/s,线烧蚀率为0.01217 mm/s.
关键词:
ZrB2
,
抗氧化
,
烧蚀
王其坤
,
胡海峰
,
郑文伟
,
陈朝辉
,
马青松
材料工程
doi:10.3969/j.issn.1001-4381.2006.z1.074
以一种新型先驱体,聚钛碳硅烷(PTC)为原料制备了3D Cf/Si-Ti-C-O材料,考察了其力学性能和抗氧化、抗热震性能.结果表明,PTC在1200℃时裂解的陶瓷产率达到63.37%,材料的弯曲强度和断裂韧性分别达到485.3MPa和19.95MPa·m1/2.在1300℃马弗炉中氧化10min后,材料的弯曲强度为306.2MPa,强度保留率为63.06%.1300℃五次热震试验后的弯曲强度为408.9MPa,强度保留率为85.13%.表明3D Cf/Si-T-C-O材料具有较好的力学性能和抗氧化、抗热震性能,PTC是一种优异的适合制备陶瓷基复合材料的先驱体.
关键词:
PTC
,
先驱体
,
复合材料
,
力学性能
王其坤
,
胡海峰
,
简科
,
陈朝辉
,
郑文伟
,
马青松
新型炭材料
doi:10.3969/j.issn.1007-8827.2006.02.010
针对固体火箭发动机喉衬的使用工况,提出在Cf/SiC体系中引入Cu,通过Cu发汗降低材料表面温度以提高材料的抗烧蚀性能.采用先驱体转化法制备了铜体积分数分别为2.18%、4.86%和6.53%的新型复合材料,同时考察了其力学性能和烧蚀性能.结果表明,随着铜含量的增加复合材料试样的弯曲强度逐渐下降,分别为261.07 MPa、203.61 MPa、164.91 MPa;试样的断裂韧性也逐渐下降,分别为13.4 MPa·m1/2、12.5 MPa·m1/2、11.8 MPa·m1/2.三种复合材料试样在氧乙炔焰烧蚀30 s后,试样结构均保持完整,弯曲强度分别下降到121.16MPa、140.23 MPa、122.87 MPa,质量烧蚀率分别为0.036g/s、0.050g/s、0.064g/s.与其他喉衬材料相比,2D Cf/SiC-Cu材料密度低、力学性能和抗烧蚀性能好,具有良好的应用前景.
关键词:
2D Cf/SiC-Cu
,
发汗
,
先驱体转化
,
烧蚀性能
,
喉衬
王其坤
,
陈朝辉
,
宇航材料工艺
doi:10.3969/j.issn.1007-2330.2008.04.007
针对固体火箭发动机喉衬的使用工况,在Cf/SiC中引入Cu,通过Cu发汗降低材料表面温度,提高其烧蚀性能.采用先驱体转化法制备了2D Cf/SiC-Cu,考察了裂解温度为1 000、1 100、1 200、1 350℃时,对材料力学、烧蚀性能及微观结构的影响.结果表明,随着裂解温度的提高,试样的弯曲强度和断裂韧度均逐渐下降,分别为:280.0、225.7、193.2、163.0 MPa和18.0、13.6、13.4、13.2 MPa·m1/2.经氧乙炔焰烧蚀30 s后试样的弯曲强度随着裂解温度的提高基本不变,分别为121.2、115.5、124.2和117.5 MPa,其中1 200℃裂解制得的试样具有较低的线烧蚀率(0.025 5mm/s)和质量烧蚀率(0.028 g/s).烧蚀后试样中的Cu大量流失,基体中有少量铜硅化合物(Cu3Si,Cu5Si)出现.
关键词:
2D Cf/SiC-Cu
,
裂解工艺
,
力学性能
,
烧蚀性能
王其坤
,
胡海峰
,
郑文伟
,
马青松
,
简科
,
陈朝辉
材料导报
C/C-SiC复合材料具有许多优异的性能,如高比强度、高比模量、优良的高温性能、高热导率以及低热膨胀系数等.与其它制备工艺相比,采用熔融渗硅法制备C/C-SiC复合材料的工艺具有操作简单、周期短、成本低等优点.综述了目前熔融渗硅法制备C/C-SiC复合材料的研究状况.
关键词:
熔融渗硅
,
C/C-SiC
,
复合材料
,
工艺
,
应用
王其坤
,
陈朝辉
,
胡海峰
,
张玉娣
航空材料学报
doi:10.3969/j.issn.1005-5053.2008.05.015
提出在2D C/SiC复合材料基体中掺杂难熔金属化合物ZrB2,TaC,ZrC,制备了2D C/SiC-ZrB2,2D C/SiC-ZrC和2D C/SiC-TaC新型复合材料,考察了难熔金属化合物的引入对材料力学性能、抗氧化性能和微观结构的影响.结果表明,ZrB2和TaC的引入,能明显提高2DC/SiC复合材料的抗氧化性能;ZrC的引入对2D C/SiC复合材料的抗氧化性能极其不利.这归结于高温下ZrB2和TaC有助于在复合材料表层氧化形成ZrO2,B2O3和Ta2O5保护膜,阻止了材料内部的进一步氧化,从而提高了复合材料的抗氧化性能.
关键词:
先驱体转化
,
C/SiC
,
难熔金属化合物
,
抗氧化性能
王其坤
,
胡海峰
,
陈朝辉
,
张玉娣
,
罗征
稀有金属材料与工程
针对2D C/SiC复合材料存在碳布层间缺乏纤维增强,层间结合较差的问题,提出通过Z-向穿刺工艺提高碳布层间结合,克服材料使用时可靠性不高的问题,并比较了穿刺工艺对复合材料微观结构和力学性能的影响.结果表明,通过Z-向穿刺工艺制得试样2D C/SiC-Z_(pin)的弯曲强度、弯曲模量和剪切强度分别为247.8 MPa、37.8 GPa和32.1 MPa,而未穿刺试样2D C/SiC的弯曲强度、弯曲模量和剪切强度分别只有219.3 MPa、34.4 GPa和23.3 MPa,由此可见,采用Z-向穿刺工艺能明显提高复合材料的力学性能.微观结构分析认为,试样力学性能提高的根本原因在于采用Z-向穿刺纤维加强了碳布层间结合,使材料具有较好的整体性,克服了复合材料层间结合较弱对力学性能带来的不利影响.
关键词:
2D
,
C/SiC
,
Z-向穿刺
,
微观结构
,
力学性能
陆阳伟
,
胡海峰
,
张玉娣
,
王其坤
材料导报
采用注凝成型工艺在碳纤维编织件中引入SiC微粉,然后采用先驱体转化法进一步致密化,以缩短C/SiC复合材料的制备周期.考察了不同固相含量的SiC浆料对制备周期、密度、孔隙率及力学性能的影响.结果表明,注凝成型工艺引入的SiC微粉分布在纤维束间,当固相含量达到30%(体积分数)时,后期PIP工艺周期数比PCS/二甲苯溶液反复浸渍-裂解所用周期数缩短了1/3,但引入的SiC微粉对材料力学性能影响较大.
关键词:
注凝成型
,
先驱体转化
,
C/SiC复合材料
,
低成本
陆阳伟
,
胡海峰
,
张玉娣
,
王其坤
材料导报
综述了陶瓷基复合材料低成本制备工艺的研究现状,分析得出原材料价格昂贵、制备周期漫长是制约陶瓷基复合材料应用范围进一步拓展的关键因素,在此基础上分析了目前各低成本技术的优、缺点,以为降低陶瓷基复合材料的制备成本提供一些参考,并指出改进现有工艺及开发新型低成本工艺是今后陶瓷基复合材料发展的一个重要方向.
关键词:
陶瓷基复合材料
,
低成本
,
制备工艺
王其坤
,
胡海峰
,
陈朝辉
,
张玉娣
复合材料学报
针对高超音速飞行器、可重复使用运载器和下一代火箭发动机等超高温使用环境的工况要求,提出在2DC/SiC复合材料体系中引入耐超高温相ZrB2.采用先驱体转化法制备了不同ZrB2含量的2DC/SiC-ZrB2新型复合材料,考察了ZrB2含量对材料力学性能、微观结构和抗烧蚀性能的影响.结果表明,材料的力学性能(弯曲强度和弯曲模量)随着材料中ZrB2含量的增加有一定的下降,材料的抗烧蚀性能明显提高.其中含ZrB2体积分数为19.4%的试样弯曲强度达到242.6 MPa,弯曲模量为37.1 GPa;经氧乙炔焰烧蚀考核90 s后,试样表面温度达到2329℃,线烧蚀率为0.015 mm/s,质量烧蚀率为0.005 g/s.
关键词:
C/SiC-ZrB2
,
先驱体转化
,
抗烧蚀性能
