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CC-SiC复合材料的制备及力学与摩擦性能研究的开
题报告
一、课题背景
CC-SiC复合材料是由连续碳纤维增强的硅化碳基质材料，具有高温、高强、高刚度、高耐磨、耐腐蚀、抗热震等优良力学性能，被广泛应用
于航空、航天、能源、冶金等领域。
然而，CC-SiC复合材料的制备过程复杂，性能稳定性较差，还需要
进一步研究材料的力学性能和摩擦性能，以提高其综合应用性能。
二、研究内容和方法
1.制备方法：采用化学气相渗透（CVD）法制备CC-SiC复合材料，
对制备工艺进行优化和改进，提高材料性能和稳定性。
2.力学性能：采用拉伸、弯曲、冲击实验及显微硬度测试，研究CC-SiC复合材料的力学性能，分析影响力学性能的因素。
3.摩擦性能：采用摩擦磨损实验，研究CC-SiC复合材料在不同条件
下的摩擦性能，探究其摩擦学性质及磨损机理。
4.分析方法：采用扫描电子显微镜、透射电子显微镜等显微结构分
析方法，分析材料组织和微观结构，探究材料制备过程中的影响因素。
三、研究意义和预期结果
CC-SiC复合材料具有广泛的应用前景，但其制备和性能研究仍存在
不足，本研究旨在探究CC-SiC复合材料的制备工艺、力学性能和摩擦性能，为其应用提供新的思路和技术支持，有助于扩大其在高技术领域的
应用范围。
预期结果为：优化CC-SiC复合材料制备工艺，提高材料力学性能和稳定性；分析材料组织和微观结构，揭示制备过程中的影响因素；探究CC-SiC复合材料的摩擦学性质和磨损机理，为实际应用提供参考和指导。
复合材料的制备方法与工艺概述复合材料（composite material）是由两种或两种以上不同类型的材料组合而成的材料，具有比单一材料更优异的性能。
复合材料的制备方法与工艺可以分为以下几个步骤：首先，确定复合材料的纤维类型。
常用的纤维类型包括玻璃纤维、碳纤维、草木纤维等。
选择合适的纤维类型取决于复合材料所需的性能和应用场景。
其次，对纤维进行表面处理。
表面处理的目的是增加纤维与基体之间的粘合力，提高复合材料的强度和韧性。
常用的表面处理方法包括喷涂处理剂、化学处理等。
接下来，制备复合材料的基体。
基体通常由树脂或者金属制成。
树脂基体常用的有环氧树脂、聚酯树脂等，金属基体常用的有铝合金、钛合金等。
然后，将纤维与基体进行组合。
组合方法有多种，常用的有手工层叠法和机械叠放法。
手工层叠法是指将纤维一层层地放置在基体上，然后通过刷涂、挤压等方法使其充分浸润基体。
机械叠放法则是通过机器将纤维与基体进行叠放，并利用胶合剂将其固定在一起。
最后，进行固化和热处理。
固化是使树脂基体硬化的过程，可通过加热或加压等方式进行。
热处理则是将复合材料在高温下进行热处理，以提高其性能。
综上所述，复合材料的制备方法与工艺主要包括纤维的选择和表面处理、基体的制备、纤维与基体的组合、固化和热处理等步骤。
这些步骤的选择与操作将直接影响复合材料的性能和应用领域。
因此，在制备复合材料时需根据实际需求合理选择方法与工艺，以获得最佳的综合性能。
继续写相关内容，1500字：2.1 纤维的选择和表面处理在制备复合材料时，纤维的选择是非常重要的一步。
不同类型的纤维具有不同的性能特点和应用场景。
常用的纤维类型包括玻璃纤维、碳纤维、草木纤维等。
玻璃纤维是最常用的一种纤维，具有良好的抗拉强度和抗化学侵蚀性能。
它在电子、航空航天、建筑等领域得到广泛应用。
碳纤维具有良好的强度和刚度，同时具有重量轻、耐热性好等优点，主要用于航空航天、汽车和体育器材制造等领域。
草木纤维主要通过天然植物纤维，如棉花、麻、竹等，具有良好的生物降解性和可再生性，广泛应用于纺织和包装等领域。
C/C复合材料的制备及方法地点：山西大同大学炭研究所时间：5.31——6.3学习内容：一、C/C复合材料简述C/C复合材料是以碳纤维及其织物为增强材料，以碳为基体，通过加工处理和碳化处理制成的全碳质复合材料。
优点：抗热冲击和抗热诱导能力极强，具有一定的化学惰性，高温形状稳定，升华温度高，烧蚀凹陷低，在高温条件下的强度和刚度可保持不变，抗辐射，易加工和制造，重量轻。
缺点：非轴向力学性能差，破坏应变低，空洞含量高，纤维与基体结合差，抗氧化性能差，制造加工周期长，设计方法复杂。
二、C/C复合材料的成型技术化学气相沉积法气相沉积法（CVD法）：将碳氢化合物，如甲烷、丙烷、液化天然气等通入预制体，并使其分解，析出的碳沉积在预制体中。
技术关键：热分解的碳均匀沉积到预制体中。
影响因素：预制体的性质、气源和载气、温度和压力都将影响过程的效率、沉积碳基体的性能及均匀性。
工艺方法：温度梯度法温度梯度法工艺方法：将感应线圈和感应器的几何形状做得与预制体相同。
接近感应器的预制体外表面是温度最高的区域，碳的沉积由此开始，向径向发展。
温度梯度法的设备如下图：三、预制体的制备碳纤维预制体是根据结构工况和形状要求，编织而成的具有大量空隙的织物。
二维编织物：面内各向性能好，但层间和垂直面方向性能差；如制备的氧化石墨烯和石墨烯三维编织物：改善层间和垂直面方向性能；如热解炭四、C/C的基体的获得C/C的基体材料主要有热解碳和浸渍碳两种。
热解碳的前驱体：主要有甲烷、乙烷、丙烷、丙烯和乙烯以及低分子芳烃等；大同大学炭研究所使用的是液化天燃气。
浸渍碳的前驱体：主要有沥青和树脂五、预制体和碳基体的复合碳纤维编织预制体是空虚的，需向内渗碳使其致密化，以实现预制体和碳基体的复合。
渗碳方法：化学气相沉积法。
基本要求：基体的先驱体与预制体的特性相一致，以确保得到高致密和高强度的C/C复合材料。
化学气相沉积法制备工艺流程：碳纤维预制体→通入C、H化合物气体→加热分解、沉积→C/C复合材料。
复合材料的制备及其应用复合材料是由两种或多种不同材料组合而成的一种新型材料，其优点主要包括高强度、轻质化、耐腐蚀等特点。
随着科技的发展，复合材料已经广泛应用于航空航天、汽车、海洋工程等领域。
本文将介绍复合材料的制备方法以及常见的应用领域。
一、复合材料的制备方法1.浸渍法浸渍法是制备复合材料的最常见方法之一，其步骤如下：（1）将纤维材料浸泡在浸液中，使其充分湿润；（2）将浸渍后的纤维材料取出来，挤压去除多余的液体；（3）将浸渍后的纤维材料放入成型模具中，施加一定的压力；（4）加热硬化，使树脂固化成为复合材料。
2.层叠法层叠法是指将两种或多种材料按一定的顺序和方式层叠在一起，再进行压制和加热，使它们彼此结合成为一体。
这种方法最常用的材料是玻璃纤维布和环氧树脂，可以制备出高强度、轻质化的复合材料。
3.旋转成型法旋转成型法是将涂有树脂的毡带放置在旋转模具上，随后开始旋转，使树脂均匀地填充在毡带上，形成预定的形状。
该工艺主要适用于制备大小和形状相对简单的零件。
4.自动化生产随着科技的飞速发展，自动化制造已成为制备复合材料的一种常用方法。
自动化生产具有高效、精确的优点，能够大大节省人力资源，提高生产效率。
二、复合材料的应用领域1.航空航天航空航天领域是复合材料最广泛的应用领域之一。
复合材料的轻质化和高强度特点使其可以应用于制作飞机的机身、翼面、尾部等部件，提高飞机的综合性能，节约燃油成本。
2.汽车复合材料也被广泛应用于汽车领域。
可用于车顶、车门、车身等部件，大大降低了汽车的重量和汽车的阻力，提高了汽车的燃油效率和安全性。
3.海洋工程复合材料还可用于海洋工程中，如制造船舶的螺旋桨、潜艇、海底电缆等部件。
复合材料的耐腐蚀性、耐海水腐蚀性和轻质化特点，增加了零部件的使用寿命。
4.建筑复合材料还可用于建筑领域中。
现今很多高档建筑物中使用了大量的异形铝塑板材和金属复合板材，大大降低了建筑物的重量和提高了建筑物的建筑效率。
C/C复合材料的制备及方法地点：山西大同大学炭研究所时间：5.31——6.3学习内容：一、C/C复合材料简述C/C复合材料是以碳纤维及其织物为增强材料，以碳为基体，通过加工处理和碳化处理制成的全碳质复合材料。
优点：抗热冲击和抗热诱导能力极强，具有一定的化学惰性，高温形状稳定，升华温度高，烧蚀凹陷低，在高温条件下的强度和刚度可保持不变，抗辐射，易加工和制造，重量轻。
缺点：非轴向力学性能差，破坏应变低，空洞含量高，纤维与基体结合差，抗氧化性能差，制造加工周期长，设计方法复杂。
二、C/C复合材料的成型技术化学气相沉积法气相沉积法（CVD法）：将碳氢化合物，如甲烷、丙烷、液化天然气等通入预制体，并使其分解，析出的碳沉积在预制体中。
技术关键：热分解的碳均匀沉积到预制体中。
影响因素：预制体的性质、气源和载气、温度和压力都将影响过程的效率、沉积碳基体的性能及均匀性。
工艺方法：温度梯度法温度梯度法工艺方法：将感应线圈和感应器的几何形状做得与预制体相同。
接近感应器的预制体外表面是温度最高的区域，碳的沉积由此开始，向径向发展。
温度梯度法的设备如下图：三、预制体的制备碳纤维预制体是根据结构工况和形状要求，编织而成的具有大量空隙的织物。
二维编织物：面内各向性能好，但层间和垂直面方向性能差；如制备的氧化石墨烯和石墨烯三维编织物：改善层间和垂直面方向性能；如热解炭四、C/C的基体的获得C/C的基体材料主要有热解碳和浸渍碳两种。
热解碳的前驱体：主要有甲烷、乙烷、丙烷、丙烯和乙烯以及低分子芳烃等；大同大学炭研究所使用的是液化天燃气。
浸渍碳的前驱体：主要有沥青和树脂五、预制体和碳基体的复合碳纤维编织预制体是空虚的，需向内渗碳使其致密化，以实现预制体和碳基体的复合。
渗碳方法：化学气相沉积法。
基本要求：基体的先驱体与预制体的特性相一致，以确保得到高致密和高强度的C/C复合材料。
化学气相沉积法制备工艺流程：碳纤维预制体→通入C、H化合物气体→加热分解、沉积→C/C复合材料。
C/C复合材料的制备及方法
地点：山西大同大学炭研究所
时间：5.31——6.3
学习内容：
一、C/C复合材料简述
C/C复合材料是以碳纤维及其织物为增强材料，以碳为基体，通过加工处理和碳化处理制成的全碳质复合材料。
优点：抗热冲击和抗热诱导能力极强，具有一定的化学惰性，高温形状稳定，升华温度高，烧蚀凹陷低，在高温条件下的强度和刚度可保持不变，抗辐射，易加工和制造，重量轻。
缺点：非轴向力学性能差，破坏应变低，空洞含量高，纤维与基体结合差，抗氧化性能差，制造加工周期长，设计方法复杂。
二、C/C复合材料的成型技术
化学气相沉积法
气相沉积法（CVD法）：将碳氢化合物，如甲烷、丙烷、液化天然气等通入预制体，并使其分解，析出的碳沉积在预制体中。
技术关键：热分解的碳均匀沉积到预制体中。
影响因素：预制体的性质、气源和载气、温度和压力都将影响过程的效率、沉积碳基体的性能及均匀性。
工艺方法：温度梯度法
温度梯度法
工艺方法：将感应线圈和感应器的几何形状做得与预制体相同。
接近
感应器的预制体外表面是温度最高的区域，碳的沉积由此开始，向径向发展。
温度梯度法的设备如下图：
三、预制体的制备
碳纤维预制体是根据结构工况和形状要求，编织而成的具有大量空隙的织物。
二维编织物：面内各向性能好，但层间和垂直面方向性能差；如制备的氧化石墨烯和石墨烯
三维编织物：改善层间和垂直面方向性能；如热解炭
四、C/C的基体的获得
C/C的基体材料主要有热解碳和浸渍碳两种。
热解碳的前驱体：主要有甲烷、乙烷、丙烷、丙烯和乙烯以及低分子芳烃等；大同大学炭研究所使用的是液化天燃气。
浸渍碳的前驱体：主要有沥青和树脂
五、预制体和碳基体的复合
碳纤维编织预制体是空虚的，需向内渗碳使其致密化，以实现预制体和碳基体的复合。
渗碳方法：化学气相沉积法。
基本要求：基体的先驱体与预制体的特性相一致，以确保得到高致密和高强度的C/C复合材料。
化学气相沉积法制备工艺流程：
碳纤维预制体→通入C、H化合物气体→加热分解、沉积→C/C复合材料。
六、碳碳复合材料的机械加工和检测
可以用一般石墨材料的机械加工方法，对C/C制品进行加工。
对C/C
制成品的检测大同大学炭研究所没有介绍。
七、C/C复合材料的氧化保护
解决碳碳复合材料高温抗氧化的途径主要是，采用在碳碳复合材料表面施加抗氧化涂层，使C与O2隔开，保护C/C复合材料不被氧化。
大同大学炭研究所使用的方法是：抗氧化涂层法
抗氧涂层使用的试剂：高锰酸钾，磷酸二氢铝，甲醇
八、C/C复合材料的应用
刹车材料方面的应用
如C/C刹车片，用作飞机、汽车和高速火车的刹车材料等
其它方面的应用，如医疗工业等
碳纳米管制备及方法仪器：KTL1600管式炉
载体：瓷舟
保护气体：Ar气
原料：液化石油气（丙烷/丁烷）催化剂：二茂铁C10H10Fe，S粉尾气处理：H2O、H2SO4
通常加热600度左右。
