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一种用于SOFC的有前途电解质:Sc~(3+)和Bi~(3+)共掺氧化锆

李彬 , 潘伟 , , 刘艳档 , 陈争辉 , 覃叶霞 , 石随林

稀有金属材料与工程

采用pechini方法合成了Sc、Bi共掺的氧化锆粉体,并且在1050~1500 ℃下进行烧结.通过XRD、拉曼光谱和交流阻抗等测试研究了物相组成和电导率.研究发现,Bi_2O_3的加入在降温过程,部分抑制了t'→t的相变,而且作为助烧剂提高了样品密度.当烧结温度为1400 ℃时,样品电导率最高 (大约10~(-2) S/cm, 500 ℃),这可能是由于在此温度下m相的消失和亚稳相t'的抑制分解所致.

关键词: Sc掺杂氧化锆 , 氧化铋 , 固体氧化物电解质

整体抗氧化C/C-ZrC-SiC复合材料的超高温烧蚀性能研究

武海棠 , , 于守泉 , 张伟刚

无机材料学报 doi:10.3724/SP.J.1077.2011.00852

以聚合有机锆与聚碳硅烷组成的共溶前驱体为原料, 采用溶液浸渍-裂解(PIP)工艺制得了2D C/C-ZrC-SiC复合材料, 对复合材料的超高温烧蚀性能进行了研究. 利用SEM和XRD对烧蚀后材料的微观结构和物相组成进行分析, 探讨了复合材料的抗烧蚀机理. 结果表明, 复合材料的质量烧蚀率和线烧蚀率随着ZrC含量的增加先减小后增大. 其中ZrC含量为17.45vol%的复合材料具有最优的抗烧蚀性能, 即在表面温度为2200℃, 等离子焰烧蚀300s后, 其质量烧蚀率仅为1.77mg/s, 线烧蚀率为0.55μm/s. 研究发现, 材料表层的ZrC氧化生成的ZrO2溶于SiC氧化生成的SiO2中, 形成粘稠的二元玻璃态混合物, 有效阻止氧化性气氛进入基体内部, 对抗超高温烧蚀起到协同作用. 

关键词: 前驱体浸渍-裂解 , C/C-ZrC-SiC composite , anti-ablation property

C/SiC复合材料等温化学气相浸渗过程的数值模拟研究

, 成来飞 , 张立同 , 徐永东

无机材料学报 doi:10.3724/SP.J.1077.2006.01179

根据C/SiC复合材料的
结构以及等温化学气相浸渗法的工艺特点, 建立了ICVI过程中C纤维预制体
结构变化的多尺度孔隙模型和C/SiC复合材料ICVI致密化过程的数学模型. 利用
该模型对ICVI法制备C/SiC复合材料进行了数值计算和分析. 模拟结果与实验结
果呈现出相同的规律并且两者之间误差较小, 表明本文所建立的模型可以很好
地描述C/SiC复合材料的ICVI致密化过程. 利用该模型计算出C/SiC复合材料孔
隙率的分布情况以及总体孔隙率在浸渗过程中的演化规律, 对ICVI工艺的优化
具有一定的指导意义.

关键词: C/SiC复合材料 , isothermal chemical vapor infiltration , numerical simulation , multi-scale porosity modelend

SiC-C/SiC复合材料的高温低周应力腐蚀机理与寿命预测

栾新刚 , 成来飞 , 张立同 ,

复合材料学报 doi:10.3321/j.issn:1000-3851.2004.03.009

研究了SiC涂层连续碳纤维增韧的SiC基复合材料(SiC-C/SiC)在低频拉-拉循环应力下,干氧环境、水蒸气环境、湿氧环境以及含硫酸钠蒸气环境中,1000℃、1200℃和1300℃高温下的应力氧化与应力腐蚀情况.通过比较复合材料在相同循环应力条件下、不同温度和环境中的寿命,揭示了复合材料在高温、循环应力状态下的腐蚀机理.研究发现,在循环应力状态下,氧气是导致SiC-C/SiC复合材料寿命下降的主要因素.1000℃

关键词: SiC-C/SiC , 低频循环应力 , 应力氧化 , 应力腐蚀 , 寿命预测

ICVI法制备Si3N4P/Si3N4复合材料致密化行为数值模拟

胡卓沛 , 成来飞 , , 赵春年 , 刘谊

复合材料学报 doi:10.3321/j.issn:1000-3851.2006.05.021

根据Si3N4颗粒增强体的结构特点及等温化学气相法(ICVI)的工艺特点,对Si3N4颗粒增强Si3N4复合材料的致密化过程进行了数值模拟.用球形孔隙模型表征Si3N4颗粒增强体的结构特征,用传质连续方程表征先驱体在预制体中的浓度分布.为了检验模型的准确性和适用性,进行了相应的实验验证.模拟结果与实验结果具有相似的致密化规律,预测的渗透时间和孔隙率与实验结果均十分接近,表明本文中建立的数学模型可以较好地表征Si3N4P/Si3N4复合材料的ICVI过程.

关键词: Si3N4P/Si3N4复合材料 , 等温化学气相渗透 , 数值模拟

ICVI法制备C/SiC复合材料构件的数值模拟

, 成来飞 , 张立同 , 徐永东

复合材料学报 doi:10.3321/j.issn:1000-3851.2006.05.022

根据C/SiC复合材料的结构特点及等温化学气相浸渗法的工艺特点,建立了C/SiC复合材料ICVI致密化过程的数学模型,并将该模型应用于C/SiC复合材料构件制备过程的数值模拟中.利用有限单元法,对航空发动机用C/SiC复合材料小喉衬的ICVI致密化行为进行了数值计算和分析.为了验证计算结果,设计并进行了相应的对比实验,对致密化后的喉衬构件进行了密度测量和CT断层扫描无损检测.实验结果与模拟结果呈现出相同的变化规律并且两者之间偏差较小,表明本文作者所建立的模型可以很好地描述C/SiC复合材料的ICVI过程.利用该数学模型,计算了ICVI过程中喉衬构件的密度分布及其演变规律,为ICVI法制备C/SiC复合材料构件的进一步研究打下基础,对ICVI工艺的优化具有一定的指导意义.

关键词: C/SiC复合材料 , ICVI , 数值模拟 , 有限单元法 , 喉衬

轻质复合材料高温隔热性能

蔺晓轩 , 沈志洵 , , 张伟刚

复合材料学报

设计了一套隔热材料高温(>1200℃)隔热效果的测试装置,可对隔热材料进行快速、低成本的有效测试和筛选.采用本装置在材料热面中心温度为1600℃±10℃时,考察了碳/酚醛复合材料和ZrO2纤维板材料背部升温历程,评价了2种材料的隔热性能,并采用有限差分法数值模拟了ZrO2纤维板材料背部升温历程,预测其有效导热系数.研究表明,在加热初期400 s时间内,碳/酚复合材料的隔热性能优于ZrO2纤维板的隔热性能,后期则相反;ZrO2纤维板的隔热性能与体积密度有关,有效导热系数随温度升高而非线性地增大.

关键词: 轻质复合材料 , 高温隔热性能 , 碳/酚醛 , ZrO2纤维板 , 等离子弧发生器

C/SiC复合材料等温化学气相浸渗过程的数值模拟研究

, 成来飞 , 张立同 , 徐永东

无机材料学报 doi:10.3321/j.issn:1000-324X.2006.05.025

根据C/SiC复合材料的结构以及等温化学气相浸渗法的工艺特点,建立了ICVI过程中C纤维预制体结构变化的多尺度孔隙模型和C/SiC复合材料ICVI致密化过程的数学模型.利用该模型对ICVI法制备C/SiC复合材料进行了数值计算和分析.模拟结果与实验结果呈现出相同的规律并且两者之间误差较小,表明本文所建立的模型可以很好地描述C/SiC复合材料的ICVI致密化过程.利用该模型计算出C/SiC复合材料孔隙率的分布情况以及总体孔隙率在浸渗过程中的演化规律,对ICVI工艺的优化具有一定的指导意义.

关键词: C/SiC复合材料 , 等温化学气相浸渗 , 数值模拟 , 多尺度孔隙模型

整体抗氧化C/C-ZrC-SiC复合材料的超高温烧蚀性能研究

武海棠 , , 于守泉 , 张伟刚

无机材料学报 doi:10.3724/SP.J.1077.2011.00852

以聚合有机锆与聚碳硅烷组成的共溶前驱体为原料,采用溶液浸渍-裂解(PIP)工艺制得了2D C/C-ZrC-SiC复合材料,对复合材料的超高温烧蚀性能进行了研究.利用SEM和XRD对烧蚀后材料的微观结构和物相组成进行分析,探讨了复合材料的抗烧蚀机理.结果表明,复合材料的质量烧蚀率和线烧蚀率随着ZrC含量的增加先减小后增大.其中ZrC含量为17.45vo1%的复合材料具有最优的抗烧蚀性能,即在表面温度为2200℃,等离子焰烧蚀300s后,其质量烧蚀率仅为1.77mg/s,线烧蚀率为0.55μm/s.研究发现,材料表层的ZrC氧化生成的ZrO2溶于SiC氧化生成的SiO2中,形成粘稠的二元玻璃态混合物,有效阻止氧化性气氛进入基体内部,对抗超高温烧蚀起到协同作用.

关键词: 前驱体浸渍-裂解 , C/C-ZrC-SiC复合材料 , 烧蚀性能

45Mn2钢氏组织对其力学性能的影响

钟长文 , 刘建华

物理测试 doi:10.3969/j.issn.1001-0777.2002.03.001

研究了45Mn2钢氏组织对其力学性能的影响.结果表明,一定量的氏组织有利于提高其强韧性.

关键词: 45Mn2钢 , 氏组织 , 力学性能

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