李志
,
巩前明
,
王野
,
梁吉
,
黄启忠
,
熊翔
,
易茂中
,
黄伯云
新型炭材料
doi:10.3969/j.issn.1007-8827.2007.04.014
采用化学气相沉积(CVD)方法制备了厚度超过4 mm的定向碳纳米管(ACNTs)阵列,并以此为骨架,利用化学气相渗(CVI)工艺制备了新型的定向碳纳米管/炭(ACNT/C)复合材料.利用SEM、PLM、XRD、TGA和Raman光谱对ACNT/C复合材料进行了表征.结果表明:ACNT/C复合材料中的热解炭主要为类粗糙层(RL)结构,而在相同工艺条件下制备的炭/炭(C/C)复合材料的热解炭为典型的光滑层(SL)结构.ACNT/C复合材料晶化程度明显优于相同工艺条件下的C/C复合材料.同时,ACNT/C复合材料在空气中的热失重转变温度比相同工艺条件下制备的C/C复合材料提高了约50 ℃左右.
关键词:
定向碳纳米管
,
复合材料
,
制备
,
表征
李志
,
巩前明
,
王野
,
吴建军
,
梁吉
,
黄启忠
,
熊翔
,
黄伯云
新型炭材料
以CVD法定向碳纳米管(ACNTs)阵列为骨架,利用化学气相渗透(CVI)工艺制备了新型定向碳纳米管/炭(ACNT/C)纳米复合材料.通过偏光金相显微镜(PLM)、扫描电子显微镜(SEM)、高分辨透射电子显微镜(HRTEM)、X射线衍射(XRD)和Raman光谱等分析方法对其显微结构和热解炭沉积机理进行了研究.结果表明: 所制ACNT/C纳米复合材料的热解炭结构主要为类粗糙层结构,围绕碳纳米管生长的热解炭石墨层片结构清晰,并且碳纳米管和热解炭之间具有良好的界面结合;而在相同工艺条件下围绕炭纤维生长的热解炭为典型的光滑层结构.这可能是由于在热解炭沉积过程中存在碳纳米管"诱导"沉积过程,即沿着碳纳米管径向的离域化共轭π键和具有类似结构的芳香族大分子通过π-π非共价键作用相结合,并在CNTs纳米尺寸的影响下,芳香族大分子按照"软取向"(Soft epitaxy)围绕碳纳米管生成环形层片状类石墨结构的热解炭.该研究结果有望为热解炭的可控沉积起到一定的借鉴作用.
关键词:
定向碳纳米管
,
炭/炭
,
热解炭
,
纳米复合材料
,
微观结构
王跃明
,
陈梦华
,
李月
,
唐科文
,
丁旺旺
,
熊翔
,
时启龙
,
解路
,
徐玄
航空材料学报
doi:10.11868/j.issn.1005-5053.2016.4.004
采用包覆法制备W-5％(质量分数)Re复合粉末,采用气氛保护等离子喷涂成形技术制备某实验型固体火箭发动机喷管(Solid Rocket Motor,SRM),研究2300 ℃真空烧结时喷管致密度、组织结构及显微硬度、抗拉强度、压缩强度等性能随烧结时间的变化规律.研究表明:喷涂成形件为典型的柱状晶层片结构,粒子层片结合部位存在较多孔隙及微观缝隙,成形件致密度为87.5％,其显微硬度、抗拉强度、压缩强度分别为321.8 HV0.025,57.9 MPa及390.2MPa.随着真空烧结时间由2h延长至6h及8h,W-Re合金逐渐由定向凝固柱状晶层片结构转化为颗粒状结构,致密度及力学性能均随之提高.其中经8h烧结处理后,W-Re合金致密度、显微硬度、抗拉强度、压缩强度及屈服强度分别增加至98.6％,529.7 HV0.025,384.7 MPa,1466.5 MPa及879.6 MPa.由于Re元素可提高W-Re合金的再结晶温度,有效细化晶粒,显著提高合金的程度及塑性,等离子喷涂成形W-Re合金经真空烧结后可观察到明显的Re效应.
关键词:
W-Re合金构件
,
气氛保护等离子喷涂
,
近净成形
,
真空烧结
,
力学性能
徐永龙
,
郝安林
,
孙威
,
熊翔
,
彭铮
,
陈耘田
,
陈招科
,
王雅雷
中国有色金属学报
采用热蒸镀-原位反应法制备Mo-Si-X-C(X=Al,Ti)碳基陶瓷涂层.利用X射线仪、扫描电子显微镜和纳米压痕测试仪对涂层的微观结构和力学性能进行表征,研究成分及热蒸镀工艺参数对涂层的物相组成、微观结构和力学性能的影响,并揭示涂层的形成机制.结果表明:不同组分蒸镀母料在1550℃、Ar气氛条件下,由于不同蒸气压诱发各异的扩散路径,从而使原位反应生成Mo-Si-X-C(X=Al,Ti)复相陶瓷涂层的形貌、相成分及分布明显不同.添加Ti和Al元素有利于分别生成(Ti0.8Mo0.2) Si2相和Mo(Si,Al)2相,促进热蒸镀过程;随着温度的升高,基体表面Si黏性减弱,同时流动性增强,涂层中钼硅化物消失;1800℃真空环境下涂层中的SiC晶粒异常长大,破坏涂层结构,导致涂层失效.力学性能表明:同时添加Al、Ti元素,形成复杂多相界面结构的23Mo-63Si-7Ti-7Al陶瓷涂层的力学性能最优,其抗压强度达到19.584GPa,显微硬度达到1848HV及弹性模量达到255.124 GPa.
关键词:
热蒸镀法
,
原位反应法
,
SiC
,
(Ti0.8Mo0.2)Si2
,
涂层
,
碳基材料
陈招科
,
熊翔
,
黄伯云
,
李国栋
,
肖鹏
,
张红波
,
王雅雷
复合材料学报
用化学气相渗透方法,在准三维针刺炭毡中预沉积热解炭(PyC)和TaC涂层,再利用热解炭和树脂炭对该预制体进行后续致密化,制得含pyC-TaC-PyC复合界面的C/C复合材料(TaC-C/C),并对其进行氧乙炔焰烧蚀.与C/C相比,3 vol% TaC-C/C材料耐烧蚀性能无明显提高,且无法承受长时间的氧炔焰烧蚀;而14 vol% TaC-C/C材料表现出较好的长时间耐烧蚀性能.氧炔焰烧蚀后,复合材料表面由C、TaC、(Ta,O)及Ta2Os相组成.3 vol% TaC-C/C材料表面主要形成细小弥散的烧蚀斑点(5～20 s)和烧蚀凹坑(120 s);而14 vol%TaC-C/C材料表面则主要形成烧蚀斑点(5 s)、较完整的氧化钽层(20 s)以及烧蚀凹坑(120 s).14 vol%TaC-C/C材料在烧蚀20 s后,复合材料可分为表面氧化物区、过渡区和基体区;复合材料表面完整连续的氧化钽层能有效保护复合材料.
关键词:
C/C复合材料
,
化学气相渗透
,
层状结构
,
微观结构
,
烧蚀性能
常亚彬
,
孙威
,
熊翔
,
彭铮
,
陈招科
,
王雅雷
,
徐永龙
新型炭材料
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1500℃,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(1600℃)和熔渗时间的延长(6 h),形成了Al4SiC4+SiC改性C/C复合材料；在1600℃,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2500℃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-1.2×10-3g/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
李恒
,
郝安林
,
王雅雷
,
熊翔
,
陈招科
,
孙威
,
韩欣欣
中国有色金属学报
以微米级MoSi2粉末为原料,利用放电等离子烧结技术制备致密度达99％的MoSi2陶瓷材料.研究烧结温度对MoSi2陶瓷的致密化、微观结构和力学性能的影响.结果表明:SPS烧结技术制备的MoSi2陶瓷由MoSi2、少量的Mo5Si3和SiO2组成;随着烧结温度的升高,材料的致密化效果明显加强;当烧结温度为1600℃时,材料的综合性能最优,相对密度和抗弯强度达到98.9％和417 MPa.但当烧结温度达到1800℃时,致密度基本保持不变,MoSi2晶粒长大明显,材料抗弯强度降低.
关键词:
MoSi2
,
放电等离子烧结
,
微观结构
,
力学性能
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
闫志巧
,
陈峰
,
张红波
,
熊翔
功能材料
以AR中间相沥青为原料,采用中间相沥青自发泡法在初始发泡压力为3MPa、发泡温度在390～450℃范围内制备了4种炭泡沫.利用SEM观察了炭泡沫的孔隙结构,并测定了其体积密度、抗压强度和导热系数,考察了发泡温度对炭泡沫结构及性能的影响.结果表明,采用较低的发泡温度(＜430℃)可以消除大的孔隙缺陷;当发泡温度为410℃时,炭泡沫导热系数最高,为0.256W/(m·K).
关键词:
中间相沥青
,
炭泡沫
,
导热系数
张福勤
,
黄伯云
,
黄启忠
,
熊翔
功能材料
采用脉冲激光闪光法和XRD,分析了一种炭布叠层/粗糙层结构热解炭复合材料的导热系数与石墨化度之间的关系,建立了二者之间的定量数学模型,并运用声子导热机制对其机理进行了探讨.结果表明,复合材料在平行于层面方向的室温导热系数约为垂直方向的2倍,但均随石墨化度的升高、石墨微晶尺寸的增大而逐渐升高,两个方向导热系数与石墨化度之间关系可分别表示为:λ=31.22+8.62exp(g/27.10)及λ=6.08+8.92exp(g/33.99).
关键词:
炭布叠层
,
热解炭
,
C/C复合材料
,
石墨化度
,
导热系数
