cc复合材料
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性能分析PROPERTY ANALYSIS航空制造技术·2009年增刊118[摘要] 以碳纤维整体毡为预制体,采用化学气相渗透法(CVI )制备出低密度碳/碳复合材料,再分别采用液相硅渗透工艺(LSI )制备出密度为2.1g/cm 3的碳/碳-碳化硅复合材料(C/C -SiC ),及先驱体转化工艺(PIP )制备出密度为1.9g/cm 3的C/C -SiC 。
对2种工艺制备的C/C -SiC 力学性能进行了比较,结果表明:PIP 工艺制备的C/C -SiC 弯曲强度为287MPa ,明显高于LSI 工艺制备的弯曲强度155MPa 。
关键词: C/C-SiC 液相硅渗透工艺 先驱体转化工艺 化学气相渗透工艺[ABSTRACT] The C/C composites of low density are fabricated by chemical vapor in fi ltration (CVI) with in-tegral carbon felts with carbon fi ber as prefab. On the basis of the low density C/C composites, the C/C-SiC compos-ites with the density of 2.1g/cm 3 are prepared by liquid sili-con in fi ltration (LSI), and the C/C-SiC composites with the of density 1.9g/cm 3 are prepared by precursor infiltration and pyrolysis (PIP). The result shows that bend strength of the C/C-SiC composites prepared by PIP is 287MPa, which is better than that of 155MPa of the composites prepared by LSI.Keywords: C/C-SiC LSI PIP CVI碳纤维增强碳化硅陶瓷基复合材料(C/SiC )因具有高强度、高硬度、抗氧化、抗蠕变以及高温下抗磨损性好、耐化学腐蚀性优良、热膨胀系数和相对密度较小等特点,在航空航天等高温热结构材料方面有着广泛的应用前景[1-2]。
石墨烯聚苯胺复合材料的制备及其电化学性能一、本文概述本文旨在探讨石墨烯聚苯胺复合材料的制备工艺及其电化学性能。
石墨烯,作为一种二维的碳纳米材料,因其出色的电导性、高比表面积和良好的化学稳定性,在电化学领域具有广泛的应用前景。
聚苯胺,作为一种导电聚合物,具有良好的电化学活性和环境稳定性。
将石墨烯与聚苯胺复合,可以充分发挥两者的优势,提高复合材料的电化学性能。
本文将首先介绍石墨烯和聚苯胺的基本性质,然后详细阐述石墨烯聚苯胺复合材料的制备方法,包括溶液混合法、原位聚合法等。
随后,通过对制备的复合材料进行结构表征和电化学性能测试,分析其电化学性能的影响因素及优化条件。
本文还将讨论石墨烯聚苯胺复合材料在超级电容器、锂离子电池等电化学器件中的应用潜力,并展望其未来的发展前景。
通过本文的研究,旨在为石墨烯聚苯胺复合材料的制备和应用提供理论支持和实践指导,推动其在电化学领域的广泛应用。
二、石墨烯聚苯胺复合材料的制备方法石墨烯聚苯胺复合材料的制备是一个融合了化学合成和纳米材料制备技术的复杂过程。
这种方法的关键步骤包括石墨烯的制备、聚苯胺的合成以及两者的复合。
我们需要制备高质量的石墨烯。
这通常通过化学气相沉积(CVD)法、氧化还原法或剥离法实现。
其中,氧化还原法是最常用的一种方法,它通过将天然石墨与强氧化剂反应,生成氧化石墨,再经过热还原或化学还原得到石墨烯。
接下来,我们合成聚苯胺。
聚苯胺的合成通常通过化学氧化聚合法进行,如使用过硫酸铵作为氧化剂,在酸性条件下将苯胺单体氧化聚合,生成聚苯胺。
制备石墨烯聚苯胺复合材料的核心步骤是将石墨烯和聚苯胺进行有效复合。
这可以通过溶液混合法、原位聚合法或熔融共混法实现。
其中,溶液混合法是最常用的一种方法。
将石墨烯分散在适当的溶剂中,然后加入聚苯胺溶液,通过搅拌或超声处理使两者充分混合。
随后,通过蒸发溶剂或热处理使复合材料固化。
为了进一步提高复合材料的性能,我们还可以在制备过程中引入其他添加剂或进行后处理。
针刺C/C-SiC复合材料双轴失效机制及高温拉伸性能研究针刺C/C-SiC复合材料具有高比强度、高比模量、优良的耐磨性、抗热震性和化学稳定性等优异的高温力学性能和抗烧蚀性能,已成为航空航天工业和国防领域的关键性基础材料。
针刺复合材料的预制体结构复杂,针刺部位的微观结构存在较大不确定性,给材料的力学建模和分析提出了挑战。
在高温及复杂载荷条件下,针刺C/C-SiC复合材料表现出复杂的失效机理及材料性能的温度相关性,因此需要建立针刺复合材料室温及高温条件下的失效判据,为针刺C/C-SiC复合材料结构设计和强度校核提供理论基础。
本论文针对针刺C/C-SiC复合材料开展了复杂载荷及高温实验,分析了材料宏观力学特征及失效机理,研究了材料性能温度相关性的微观结构作用机制,发展了材料室温及高温强度性能预报方法,结合材料复杂载荷破坏模式建立了材料室温及高温失效判据。
首先,对针刺预制体的微观纤维结构特征进行观测,对针刺C/C-SiC复合材料的成型工艺进行介绍,并分析了成型后的复合材料主要微观缺陷特征。
开展针刺C/C-SiC复合材料的基本力学实验和拉拉、拉压和压压复杂载荷实验,其中对室温复杂载荷试样进行设计,明确中心测量区域的应力计算方法,得到材料的宏观力学行为,并对试样的破坏形貌进行分析,确定不同载荷条件下材料的失效机制。
其次,结合材料微观结构特征及实验件尺寸,考虑针刺区域的分布状态,建立针刺C/C-SiC复合材料的计算模型。
基于对材料微细观结构的失效模式分析,选择合理的组分材料失效判据,并确定组分材料强度性能。
通过计算模型对针刺C/C-SiC复合材料在单轴和双轴拉伸载荷作用下的失效过程进行分析,预报结果与实验测试结果相符,并且分析了针刺分布对复合材料宏观力学性能离散性的影响。
然后,对针刺C/C-SiC复合材料开展高温拉伸实验,分析材料宏观拉伸性能随温度的变化规律,通过破坏模式分析确定材料失效模式随温度变化的微观结构作用机制。