分类: 材料科学 >> 材料科学(综合) 提交时间: 2023-03-31 合作期刊: 《材料研究学报》
摘要: 利用TaCl5-C3H6-Ar反应体系,用化学气相沉积法(CVD),在高纯石墨表面制备了不同炭含量的C-TaC复相涂层。研究了室温条件下C-TaC复相涂层的摩擦学性能。采用扫描电镜、X射线衍射仪、X射线光电子能谱仪等对涂层的微观组织结构及摩擦表面形貌进行了分析。研究发现:Ta的加入促使热解炭中更多sp2杂化键的形成,促进炭基涂层的石墨化。当炭含量为86.4%(质量分数)时,涂层结构为热解炭与TaC晶粒相结合的纳米复相结构,此时涂层的摩擦系数最低,为0.13,且摩擦曲线平稳,磨损机制主要为磨粒磨损、黏着磨损和疲劳磨损。通过调节涂层中热解炭的含量以及晶粒大小可改善其摩擦学性能。
分类: 材料科学 >> 材料科学(综合) 提交时间: 2023-03-18 合作期刊: 《材料研究学报》
摘要: 用化学气相渗透(CVI)工艺, 控制反应气体的流动方向制备出陶瓷相呈梯度分布的多层SiC/TaC陶瓷复合界面改性C/C 复合材料。结果表明, 沿着C/C 复合材料厚度方向SiC/TaC 陶瓷相的含量迅速减少, 界面厚度下降, 界面结构则从多层SiC/TaC层状界面(I 区)转变为团簇状SiC/TaC陶瓷复相界面(II 区)和单层TaC陶瓷界面(III 区)。在I 区, 多层SiC/TaC陶瓷复合界面由SiC 层(i 层)、TaC层(ii 层)、镶嵌有SiC 颗粒的TaC复相层(iii 层)、镶嵌有TaC相的SiC 复相层(iv 层)以及TaC层(v 层)等五个子界面层组成。在II 区, 陶瓷相不再以层状形式包覆, 而是呈团簇状生长在炭纤维表面。本文还探讨了多层SiC/TaC陶瓷复合界面的纳米压痕硬度和杨氏模量的分布。
分类: 材料科学 >> 材料科学(综合) 提交时间: 2017-04-10 合作期刊: 《材料研究学报》
摘要: 以预浸炭布和铜网为原料用模压压制法制备炭纤维体积分数分别为35%、40%和45%左右的三种C/C-Cu复合材料,用Instron3369力学试验机测试了压缩性能。结果表明:炭纤维的体积分数是影响材料压缩性能的重要因素。在垂直方向上,材料的压缩性能随着炭纤维体积分数的增加而提高。炭纤维体积分数为40%的试样其压缩性能比35%的试样提高了20%,炭纤维体积分数为45%的试样比40%的试样提高了13%,提高的幅度呈先大后小的趋势。而在平行方向上,炭纤维的体积分数对压缩性能的影响没有垂直方向的显著,与试样的致密度有一定的关系。在三种试样中,炭纤维体积分数为45%的试样无论在垂直方向还是平行方向上的压缩强度都最大,分别为190.13 MPa和83.39 MPa。在平行方向和垂直方向上压缩强度的差异表明,C/C-Cu复合材料的压缩性能具有明显的各向异性。关于材料压缩的破坏方式,在垂直压缩受力方向近似沿45°对角线方向时,破坏方式为纤维层、铜网与基体炭的分离以及基体炭的压溃破坏。在平行方向压缩时炭纤维发生褶皱,并在褶皱区域产生拉压应力,使纤维发生折曲或者断裂,最终使炭纤维和基体炭以及基体炭和铜网的界面分层劈裂。
分类: 材料科学 >> 材料科学(综合) 提交时间: 2017-04-10 合作期刊: 《材料研究学报》
摘要: 以 ZrCl4-BCl3-H2-Ar 作为化学气相沉积反应体系,在不同温度下化学气相沉积 ZrB2 涂层,用 X 射线衍射 和扫描电子显微镜(SEM)表征了涂层的微观形貌和晶粒择优生长。结果表明:在石墨基体表面 ZrB2 涂层的形 核模式为岛状生长,小岛不断生成和合并以及晶粒的生长使靠近石墨基体表面的涂层含有大量孔洞,并形成 细晶区。在1300~1600°C沉积的初期,ZrB2涂层中一次晶粒融合为二次晶粒,表现为方向的择优生长。 随着沉积的进行 ZrB2 涂层的形貌从二次晶粒生长为板块状晶粒,板块状晶粒进一步生长向金字塔形貌转变, 涂层内部生长为致密柱状晶,晶粒的择优取向从向转变;当金字塔形貌的晶粒棱边发生钝化时涂 层内部的晶粒向等轴晶转变,晶粒的择优取向由方向转变为方向。