李军
,
杨鑫
,
苏哲安
,
薛亮
,
钟平
,
李帅鹏
,
黄启忠
,
刘红卫
中国有色金属学报(英文版)
doi:10.1016/S1003-6326(16)64392-3
通过先驱体浸渍裂解法制备了不同ZrC?SiC含量的C/C?ZrC?SiC复合材料，并研究了不同陶瓷含量对材料显微结构和烧蚀性能的影响。C/C?SiC和C/C?ZrC?SiC复合材料在2300°C的烧蚀火焰下均呈现出优异的抗烧蚀性能。随着ZrC陶瓷含量的增加，在烧蚀过程中形成了连续的氧化膜涂层及固态的Zr?Si?O中间相，并且氧化物薄膜的结构与ZrC?SiC陶瓷的含量密切相关。固态的ZrO2?ZrC和Zr?Si?O中间相可以适当提高SiO2的黏度，从而提升氧化膜的抗剥蚀能力。连续的SiO2?ZrO2?ZrC?SiC层将作为热量和氧气的扩散障碍层，阻止其向材料内部扩散而引起材料的进一步烧蚀。ZrC和SiC含量分别为27.2%和7.56%时，C/C?ZrC?SiC复合材料表现出更好的抗烧蚀性能，其质量烧蚀率和线烧蚀率分别为?3.51 mg/s和?1.88μm/s。
关键词:
C/C复合材料
,
ZrC
,
SiC
,
烧蚀
,
先驱体浸渍裂解法
谢志勇
,
黄启忠
,
张明瑜
,
苏哲安
,
陈建勋
,
谭瑞轩
,
李建清
材料导报
化学气相渗透(CVI)制备炭/炭复合材料涉及气体扩散和气相沉积2个过程,其工艺控制决定炭纤维坯体的增密速度、热解炭的结构和炭/炭材料的性能.工艺过程的控制主要有4类参数:第一参数包括沉积温度、系统压力、碳源浓度、碳源分压等,第二参数包括均相反应、异相反应和滞留时间等,第三参数为A_s/V_R,也就是沉积基体的表面面积与炉内气体的自由体积之比,以及目前以计算机模拟为主要手段的"第四参数"的研究.在固体表面沉积热解炭的科学研究已经持续了几十年,但至今为止还没有形成一种完善的表面沉积机理,分析了CVI工艺参数发展的趋势,说明了对热解炭微观结构形成机理的认识是一个不断深入的过程.
关键词:
化学气相渗透
,
热解炭
,
微观结构
,
工艺参数
谢志勇
,
张敏
,
金谷英
,
苏哲安
,
张明瑜
,
陈建勋
,
黄启忠
中国有色金属学报
采用干法成型技术制备聚丙烯腈(PAN)基炭纤维纸坯体,将其经树脂浸渍、热压、炭化、石墨化处理后制备成轻量化炭纤维纸.利用扫描电子显微镜(SEM)观察炭纤维纸及坯体的显微结构,利用X射线衍射仪测试不同温度处理后的石墨化度,并利用四探针法测试炭纤维纸的导电性能,透气性采用压差法进行测试.结果表明:石墨化温度是影响炭纤维纸电阻率的关键因素,而密度对电阻率的影响较小;透气性随厚度和体积密度的增加而降低;制备的炭纤维纸厚度为0.11 mm、密度为0.65 g/cm3,将其经2 000 ℃石墨化处理后,采用Pt载量0.5 mg/cm2的Core112CCM为膜电极,在H2与空气的流量比为1.2-5、温度60 ℃、常压条件下进行单体电池性能测试,电流密度为500 mA/cm2时输出电压为0.6 V,电池输出性能较好.
关键词:
炭纤维纸
,
燃料电池
,
透气性
,
电阻率
杨鑫
,
黄启忠
,
常新
,
苏哲安
,
张明瑜
,
周乐平
,
金谷音
无机材料学报
doi:10.3724/SP.J.1077.2010.00041
采用锆英砂包埋法, 在石墨表面制备了ZrC-SiC复合涂层, 利用X射线衍射仪、扫描电镜及能谱等分析手段, 研究了涂层的形貌和结构, 并通过热力学计算分析了复合涂层的形成过程. 结果表明：复合涂层主要由ZrC和SiC相组成, 局部存在SiC晶粒. 由内向外, 复合涂层形成了明显的双层结构, 且主要由SiC富集内层和ZrC外层组成, 热力学计算结果表明, 包埋过程中各还原产物生成温度段的不同是复合涂层形成双层结构的主要原因, 由于包埋过程中形成的中间相液Zr能流动封填涂层中存在的裂纹孔洞等缺陷, 故反应后能制得致密的ZrC-SiC复合涂层.
关键词:
石墨
,
anti-oxidation coating
,
ZrC
,
SiC
杨鑫
,
邹艳红
,
黄启忠
,
苏哲安
,
常新
,
谢志勇
,
张明瑜
复合材料学报
5采用化学气相反应法和料浆刷涂反应法,在石墨表面制备了Mo5Si3-MoSi2/SiC复合涂层,借助X射线衍射仪、扫描电镜及能谱等分析手段,研究了涂层的结构;通过恒温抗氧化实验及热力学分析,重点研究了涂层的高温抗氧化行为.结果表明:在1823 K的氧化氛围中,复合涂层中的Mo5Si3、MoSi2组元易氧化生成MoO3气体并导致涂层失重;而氧化初期(0～6 h)涂层试样的增重则主要与SiC的惰性氧化主导有关.由于复合涂层各组元在高温下都能氧化生成SiO2玻璃,使涂层具有良好的高温抗氧化及热震性能;经20 h、16次循环热震实验后,涂层试样的氧化失重率只有3.78%.
关键词:
石墨
,
抗氧化涂层
,
SiC
,
Mo5Si3
,
MoSi2
杨鑫
,
黄启忠
,
常新
,
苏哲安
,
张明瑜
,
周乐平
,
金谷音
无机材料学报
doi:10.3724/SP.J.1077.2010.00041
采用锆英砂包埋法,在石墨表面制备了ZrC-SiC复合涂层,利用X射线衍射仪、扫描电镜及能谱等分析手段,研究了涂层的形貌和结构,并通过热力学计算分析了复合涂层的形成过程.结果表明:复合涂层主要由ZrC和SiC相组成,局部存在SiC晶粒.由内向外,复合涂层形成了明显的双层结构,且主要由SiC富集内层和ZrC外层组成,热力学计算结果表明,包埋过程中各还原产物生成温度段的不同是复合涂层形成双层结构的主要原因,由于包埋过程中形成的中间相液Zr能流动封填涂层中存在的裂纹孔洞等缺陷,故反应后能制得致密的ZrC-SiC复合涂层.
关键词:
石墨
,
抗氧化涂层
,
ZrC
,
SiC
张明瑜
,
黄东
,
苏哲安
,
黄启忠
,
李新涛
,
赵高文
功能材料
采用短纤维树脂模压＋液态聚合物浸渍/裂解＋原位反应的工艺制备了C/C-SiC复合材料,对其催化石墨化过程进行初步研究。首先分析＂炭硅反应＂工艺对石墨化度的影响,发现＂炭硅反应＂加强了硅对硼的活化作用,使炭材料的石墨化度从87.9%提高到97.3%;对制备样品的形貌分析及成分测试表明,石墨化过程伴随着＂炭硅反应＂,碳化硅在材料内部分布均匀;其次探讨了硼对石墨化的催化作用,C/C-SiC复合材料中硼酚醛树脂炭的质量分数从69.9%降低至46.3%时,石墨化度随之由91.6%降至70.4%;最后研究了硅对石墨化的影响,提出硅硼协同催化石墨化机理,当硅的添加量从0增至6.3%,石墨化度由78.1%提高至90.7%。
关键词:
C/C-SiC复合材料
,
石墨化
,
炭硅反应
,
原位反应
谢志勇
,
黄启忠
,
苏哲安
,
张福勤
,
黄伯云
无机材料学报
用液化石油气作碳源、炭毡作增强体,在坯体中埋置导电层诱导产生温度场和电磁场梯度,在自行设计的多元耦合物理场CVI炉中制备C/C复合材料,用偏光显微镜观察热解炭的显微结构,用XRD表征了材料的石墨化度和微晶尺寸等结构参数,所有样品均为一次性沉积所得,其增密曲线是采用把坯体密度与在线电阻进行拟合所得.研究了沉积温度、碳源气体分压对增密速度和材料结构的影响;并对物理场的耦合机理和热解炭的沉积机理作了探讨.研究表明,多元耦合物理场CVI工艺增密速度快,沉积20h,试样的密度达到1.71g/cm3;除了能获得中等织构的光滑层(SL)和带状结构的热解炭,还可获得高织构的粗糙层结构(RL)热解炭,在2300℃、2h热处理后,其石墨化度达到77%以上.
关键词:
耦合物理场CVI
,
carbob/carbon composites
,
rapid densifi-cation
,
microstructure
,
deposition mechanism
谢志勇
,
黄启忠
,
苏哲安
,
张明瑜
,
梁锦华
,
黄伯云
材料导报
用液化石油气作碳源、炭毡作增强体,在坯体中埋置导电层产生温度场和电磁场梯度,在自行设计的多元耦合物理场CVI炉中制备炭/炭(C/C)复合材料,并就沉积温度、压力、碳源气体浓度等工艺条件对增密速度和材料结构的影响作了探讨性研究.采用偏光显微镜研究了沉积炭的显微结构.研究表明,多元耦合物理场CVI工艺增密速度快,初始密度为0.2g/cm3,尺寸为260mm×60mm×20mm的坯体,在920℃、3kPa、碳源浓度45%的条件下沉积20h,试样的密度达到1.71 g/cm3;在960℃、0.1kPa、碳源浓度45%的条件下,可获得结构一致的粗糙层结构(RL)热解炭.
关键词:
多元耦合物理场 CVI C/C复合材料 快速增密 组织结构
杨鑫
,
邹艳红
,
黄启忠
,
苏哲安
,
王秀飞
,
张明瑜
无机材料学报
doi:10.3724/SP.J.1077.2008.00779
采用化学气相反应法和料浆刷涂反应法, 在C/C复合材料表面制备了MoSi2-Mo5Si3/SiC复合涂层, 借助X射线衍射仪、扫描电镜及能谱等分析手段, 对涂层的形成、组织结构进行了研究, 并初步考察了涂层的高温抗氧化性能. 结果表明: 制备的复合涂层厚度为400μm左右, 主要由β-SiC、MoSi2及少量的Mo5Si3组成. 1350℃等温氧化10h后, 复合涂层试样的氧化失重率只有1.21%, 明显低于C/C复合材料SiC单涂层试样, 其高温抗氧化性能得到明显的提高. 因此, 与C/C复合材料SiC单涂层相比, 经封填改性制得的复合涂层结构更致密, 具有良好的高温抗氧化性能.
关键词:
C/C复合材料
,
anti-oxidation coating
,
MoSi2
,
SiC
