中国科学院知识创新工程重要方向项目(YYYJ-0808-2)
- 作品数：7 被引量：65H指数：4
- 相关作者：张伟刚魏玺沈志洵于守泉武海棠更多>>
- 相关机构：中国科学院过程工程研究所中国科学院研究生院更多>>
- 发文基金：中国科学院知识创新工程重要方向项目国家自然科学基金更多>>
- 相关领域：一般工业技术化学工程更多>>
- 轻质复合材料高温隔热性能被引量：8
- 2011年
- 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/酚醛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。
- 蔺晓轩沈志洵魏玺张伟刚
- 整体抗氧化C/C-ZrC-SiC复合材料的超高温烧蚀性能研究被引量：27
- 2011年
- 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.
- 武海棠魏玺于守泉张伟刚
- 关键词：烧蚀性能
- 热处理温度对热解炭及炭/炭复合材料力学性能的影响被引量：18
- 2010年
- 以丙烷为气源,采用等温等压化学气相渗透技术制备了炭/炭复合材料,利用X射线衍射、偏光显微镜、扫描电镜、纳米压痕仪、三点弯曲法研究了热处理温度对热解炭以及炭/炭复合材料微观结构和力学性能的影响.微观结构观察显示随着热处理温度的升高,热解炭层间距减小,同时石墨化度提高;由于发生了局部应力石墨化,热解炭出现同心微裂纹,并且随热处理温度的升高裂纹的数量和宽度增加.纳米压痕测试表明,热解炭的纳米压痕行为是完全的弹性形变,完全卸载后热解炭表面没有残余压痕,但加载和卸载曲线没有重合而是存在一定的能量耗散,随着热处理温度的升高,热解炭的弹性模量增大.热处理后纤维强度降低,并且纤维与基体炭界面脱离,导致炭/炭复合材料的弯曲强度和模量下降.
- 于守泉张伟刚
- 关键词：力学性能
- C/C-ZrB_2-ZrC-SiC超高温复相陶瓷基复合材料的性能被引量：3
- 2012年
- 以聚合有机锆烷、聚合有机硼氮锆烷与聚碳硅烷组成的共溶前驱体为原料,采用化学气相渗透和聚合物浸渍裂解工艺制备了C/C-ZrB2-ZrC-SiC超高温陶瓷基复合材料,对其物相组成、微观结构、力学性能和抗烧蚀性能进行了研究.结果表明,所制材料基体由ZrB2和ZrC纳米颗粒均匀弥散分布于连续的SiC相中构成.随热解炭含量增加,材料的弯曲强度和断裂韧性皆呈先上升再下降的趋势,其含量为22.3%(φ)的材料的力学性能最优,弯曲强度和断裂韧性分别为127.9MPa和6.23MPam1/2,且具有假塑性断裂特性.材料在1800～2200℃等离子弧中1000s的线烧蚀率小于1.67μm/s,质量烧蚀率小于1.66mg/s.
- 谢昌明钱扬保魏玺戈敏张伟刚
- 关键词：烧蚀性能
- 碳/碳复合材料的宽温域自愈合抗氧化被引量：9
- 2011年
- 在前期碳材料自愈合抗氧化研究的基础上,提出了通过多元陶瓷基体改性赋予碳/碳复合材料在较宽温度范围内实现自愈合抗氧化的基本原理和技术方案,分析了B4C-SiC、ZrC-SiC和ZrB2-ZrC-SiC等多元陶瓷的抗氧化机理,并采用新近合成的ZrB2-ZrC-SiC三元复相陶瓷有机前驱体,通过PIP技术制备了一系列超高温复相陶瓷改性的碳/碳复合材料,研究了该类复合材料在2 200℃以下高速气流冲蚀环境中的协同抗氧化和抗烧蚀性能,发现材料表面生成的复合氧化物层能够在一定条件下赋予复合材料自愈合抗氧化能力。
- 张伟刚
- 关键词：抗氧化自愈合
- ZrB_2-SiC前缘构件气动加热及热应力的数值模拟分析被引量：2
- 2010年
- 分别采用有限差分法和有限单元法对ZrB2-SiC前缘构件高超声速气动加热过程及其内部热应力进行了数值模拟,并以电弧风洞地面模拟实验对计算结果进行了验证.计算结果表明,飞行马赫数为6、总温2375K、总压4.41MPa、结构前缘半径为0.125mm时,5s时驻点温度达1870K,内部最大热应力达1240MPa,这将导致服役过程中材料失效.电弧风洞实验结果表明,5s时驻点温度达2175K,材料前缘因承受的应力超过其弯曲强度而断裂.计算结果与风洞实验结果吻合较好.
- 蔺晓轩武海棠魏玺沈志洵张伟刚
- 关键词：ZRB2-SIC数值模拟前缘气动加热热应力
- 三氯环硼氮烷改性聚碳硅烷的合成及陶瓷转化被引量：3
- 2010年
- 为研究三氯环硼氮烷(TCB)对聚碳硅烷(PCS)性能及陶瓷转化的影响,将一定量的TCB加入PCS中制备TCB改性PCS聚合物,分析了TCB与PCS的反应性及TCB用量对改性PCS结构、陶瓷收率、可加工性和SiC产物微结构的影响,并采用红外光谱、热重、X射线衍射等测试技术对相应产物进行表征.结果表明,PCS中的Si-H键可部分地与TCB中的-Cl反应生成HCl;随着TCB质量分数的增加,PCS中Si—H键相对于Si-CH3的浓度比呈下降趋势.TCB的加入可显著提高PCS的陶瓷收率,TCB质量分数大于8%时,陶瓷收率质量分数约增加10%.TCB质量分数为5%～8%时,可在提高PCS收率的同时使其保持较好的可加工性能,TCB质量分数大于8%时,可加工性能变差.B、N的引入对SiC的微结构有影响:在氩气保护下,经1000℃热处理时,TCB的加入促进SiC晶粒的生长;经1400℃热处理时,TCB的加入抑制SiC晶粒的长大.
- 戈敏沈志洵陈明伟张伟刚
- 关键词：聚碳硅烷可加工性微结构
