孙慧慧
,
李贺军
,
沈学涛
,
曹高翔
,
强新发
,
任晓斌
,
付前刚
无机材料学报
doi:10.3724/SP.J.1077.2011.10918
采用超声波真空浸渍-碳热还原法将ZrB2引入碳纤维预置体, 结合热梯度化学气相渗透、高温石墨化工艺制备了ZrB2改性C/C复合材料. 氧-乙炔烧蚀测试结果表明, 添加了6.87 wt% ZrB2后, C/C复合材料的线烧蚀率和质量烧蚀率分别下降了64.9%和67.5%. 分析表明, C/C复合材料的烧蚀主要是由热化学和热物理反应控制, 机械剥蚀在烧蚀过程中仅起到次要作用. 烧蚀产物ZrO2/B2O3在烧蚀过程中的挥发会带走大量的热, 从而减少了烧蚀火焰对烧蚀表面的热冲击.
关键词:
烧蚀
,
ZrB2
,
C/C composites
,
ZrO2
张磊磊
,
胡涛
,
李贺军
,
卢锦花
,
沈学涛
,
曹伟锋
,
王斌
无机材料学报
doi:10.3724/SP.J.1077.2010.00349
分离提取了炭/炭复合材料在髋关节模拟试验机中形成的磨损颗粒. 采用激光粒度仪考察了磨损颗粒的尺寸分布, 借助扫描电镜分析了磨损颗粒的形貌特征, 采用三维轮廓仪检测了磨损颗粒的厚度规律. 结果表明, 炭/炭复合材料磨损颗粒的尺寸分布在0.3～93.9μm之间, 其形貌和厚度依据颗粒尺寸呈现规律性的分布, 大尺寸（＞30μm）颗粒基本是破损的碳纤维, 厚度稳定; 中尺寸（3~30μm）颗粒的外形不规则, 边界轮廓复杂, 厚度分布范围广泛; 小尺寸（＜3μm）颗粒呈现圆片形或球形, 厚度分布在亚微米级别. 同时根据实验结果, 揭示了炭/炭复合材料磨损颗粒在磨擦过程中的演变过程.
关键词:
炭/炭复合材料
,
wear particles
,
prosthesis
,
artificial hip joint
张磊磊
,
胡涛
,
李贺军
,
卢锦花
,
沈学涛
,
曹伟锋
,
王斌
无机材料学报
doi:10.3724/SP.J.1077.2010.00349
分离提取了炭/炭复合材料在髋关节模拟试验机中形成的磨损颗粒.采用激光粒度仪考察了磨损颗粒的尺寸分布,借助扫描电镜分析了磨损颗粒的形貌特征,采用三维轮廓仪检测了磨损颗粒的厚度规律.结果表明,炭/炭复合材料磨损颗粒的尺寸分布在0.3～93.9μm之间,其形貌和厚度依据颗粒尺寸呈现规律性的分布,大尺寸(>30μm)颗粒基本是破损的碳纤维,厚度稳定;中尺寸(3～30μm)颗粒的外形不规则,边界轮廓复杂,厚度分布范围广泛;小尺寸(<3μm)颗粒呈现圆片形或球形,厚度分布在亚微米级别.同时根据实验结果,揭示了炭/炭复合材料磨损颗粒在磨擦过程中的演变过程.
关键词:
炭/炭复合材料
,
磨损颗粒
,
假体
,
人工髋关节
孙慧慧
,
李贺军
,
沈学涛
,
曹高翔
,
强新发
,
任晓斌
,
付前刚
无机材料学报
doi:10.3724/SP.J.1077.2011.10918
采用超声波真空浸渍-碳热还原法将ZrB2引入碳纤维预置体,结合热梯度化学气相渗透、高温石墨化工艺制备了ZrB2改性C/C复合材料.氧-乙炔烧蚀测试结果表明,添加了6.87wt%ZrB2后,C/C复合材料的线烧蚀率和质量烧蚀率分别下降了64.9%和67.5%.分析表明,C/C复合材料的烧蚀主要是由热化学和热物理反应控制,机械剥蚀在烧蚀过程中仅起到次要作用.烧蚀产物ZrO2/B2O3在烧蚀过程中的挥发会带走大量的热,从而减少了烧蚀火焰对烧蚀表面的热冲击.
关键词:
烧蚀
,
ZrB2
,
C/C复合材料
,
ZrO2
沈学涛
,
李克智
,
李贺军
,
兰逢涛
,
冯涛
无机材料学报
doi:10.3724/SP.J.1077.2009.00943
采用ZrOCl2溶液浸渍法把含锆组元引入碳纤维预制体, 结合热梯度化学气相渗透、高温石墨化工艺制备了ZrC改性C/C复合材料. 用氧乙炔烧蚀测试材料的烧蚀性能, XRD测试材料烧蚀前后的物相组成, 采用SEM观察材料的微观形貌. 烧蚀结果表明：随着烧蚀次数的增加, 若每次烧蚀后不去除ZrO2, 材料的线、质量烧蚀率呈先增加后减小的趋势, 最后趋于稳定; 若每次烧蚀后去除ZrO2, 材料的线、质量烧蚀率均呈增大的趋势. 产物ZrO2的蒸发吸收了材料烧蚀表面的热量, 减缓了火焰对烧蚀表面的冲蚀, 材料的线烧蚀率减小, 然而, ZrO2的蒸发会增加材料的质量损失速度, 导致材料的质量烧蚀率增大.
关键词:
ZrC
,
C/C composites
,
ablation
,
oxyacetylene
沈学涛
,
李克智
,
李贺军
,
冯涛
,
张磊磊
,
王斌
无机材料学报
doi:10.3724/SP.J.1077.2011.00427
采用小型固体火箭发动机研究了碳化铪(HfC)改性炭/炭复合材料喉衬的热化学烧蚀. 借助基于最小自由能原理的NASA-CEA程序计算了燃气组成, 借助化学热力学软件FactSage计算了燃气组分与碳、 HfC的化学反应. 结果表明, 燃气中的H2O 、CO2和OH是碳和HfC的主要氧化组分, 使材料发生热化学烧蚀; 纤维-基体界面是烧蚀的薄弱环节, 烧蚀沿着界面分别向碳纤维和基体方向推进. 热化学作用(氧化)造成纤维变细, 顶端呈锥状, 基体变薄, 呈壳状.
关键词:
固体火箭发动机
,
carbon/carbon composites
,
hafnium carbide
,
erosion
李淑萍
,
李克智
,
杜红英
,
张守阳
,
沈学涛
新型炭材料
将炭毡浸渍于饱和的HfOCI2·8 H2O乙醇溶液中,经600℃热处理形成HfO2/C复合材料,然后采用热梯度化学气相沉积工艺在2100℃进行致密化和石墨化处理使HfO2转化为HfC而得到碳化铪(HfC)改性、整体炭毡增强的炭/炭(HfC-C/C)复合材料整体喉衬.利用小型固体火箭发动机试车台装置,在7MPa、3200℃烧蚀3s以测定HfC含量对喉衬烧蚀性能的影响.结果表明,HfC质量分数为5.7％的HfC-C/C喉衬线烧蚀率减小了25.2％；HfC质量分数为8.7％的HfC-C/C喉衬线烧蚀率减小了49.6％.同时,当HfC质量分数为5.7％时,HfC-C/C喉衬出现了以恒定线烧蚀率为特征的稳态烧蚀阶段,且该阶段的持续时间随HfC含量的增加而增加.
关键词:
HfC
,
C/C复合材料
,
固体火箭发动机
,
烧蚀特性
付前刚
,
李贺军
,
沈学涛
,
李克智
中国材料进展
碳／碳（C／C）复合材料在高温含氧气氛下的氧化烧蚀问题严重制约该材料在航空航天领域的推广应用，基体改性技术是提高该材料高温抗氧化抗烧蚀能力的有效手段。介绍了目前发展的化学气相渗透、先驱体转化、反应熔体浸渗、化学气相反应等基体改性技术的主要方法，综述了SiC，ZrC，TaC，HfC，ZrB2，WC，Cu等抗氧化和抗烧蚀组元改性C／C复合材料的研究现状。指出难熔金属碳化物和硼化物，如HfC，ZrC，TaC，HfB2，ZrB2等，具有熔点高、高温性能稳定、抗烧蚀性能优良等特点，是提高C／C复合材料高温抗氧化抗烧蚀的理想基体改性材料，并提出了C／C复合材料基体改性研究中存在的问题和今后潜在的发展方向。
关键词:
碳/碳复合材料
,
基体改性
,
烧蚀
李淑萍
,
李克智
,
李玉龙
,
袁秦鲁
,
沈学涛
材料工程
doi:10.3969/j.issn.1001-4381.2009.03.009
通过液态浸渍结合热梯度化学气相渗透(TCVI)制备了碳化铪含量为2.5%(质量分数)的C/C (HfC-C/C)复合材料.利用split Hopkinson pressure bar (SHPB)装置,对HfC-C/C复合材料进行了不同载荷冲击损伤,采用氧乙炔火焰烧蚀法测定了复合材料的烧蚀性能,结合扫描电镜分析了冲击损伤对HfC-C/C复合材料烧蚀性能的影响.结果表明:动态冲击损伤对HfC-C/C复合材料线烧蚀率的影响不显著,而其质量烧蚀率随冲击载荷的增加而增加,且冲击载荷对HfC-C/C复合材料质量烧蚀率的影响存在有一个阈值,超过此值,材料的质量烧蚀率显著增加.
关键词:
C/C复合材料
,
SHPB
,
冲击损伤
,
烧蚀性能
沈学涛
,
李克智
,
李贺军
,
兰逢涛
,
冯涛
无机材料学报
doi:10.3724/SP.J.1077.2009.00943
采用ZrOCl2溶液浸渍法把含锆组元引入碳纤维预制体,结合热梯度化学气相渗透、高温石墨化工艺制备了ZrC改性C/C复合材料. 用氧乙炔烧蚀测试材料的烧蚀性能,XRD测试材料烧蚀前后的物相组成,采用SEM观察材料的微观形貌. 烧蚀结果表明:随着烧蚀次数的增加,若每次烧蚀后不去除ZrO2,材料的线、质量烧蚀率呈先增加后减小的趋势,最后趋于稳定;若每次烧蚀后去除ZrO2,材料的线、质量烧蚀率均呈增大的趋势. 产物ZrO2的蒸发吸收了材料烧蚀表面的热量,减缓了火焰对烧蚀表面的冲蚀,材料的线烧蚀率减小,然而,ZrO2的蒸发会增加材料的质量损失速度,导致材料的质量烧蚀率增大.
关键词:
ZrC
,
C/C复合材料
,
烧蚀
,
氧乙炔
