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前驱体浸渍裂解过程中SiC/SiC复合材料微观工艺应力模拟研究
被引量：
1
1
作者
宋有贺
张方舟
+2 位作者
陈海坤
霍彩霞
李爱军
《宇航材料工艺》
CAS
CSCD
北大核心
2023年第1期29-37,共9页
前驱体浸渍裂解工艺(PIP)是SiC/SiC复合材料的一种近净成形制备方法,但前驱体裂解过程中产生的应力阻碍了该工艺的产业化应用。本文构建了一种化学-力学耦合模型来研究前驱体裂解过程中应力的产生和演化机理。首先以反应动力学模型描述...
前驱体浸渍裂解工艺(PIP)是SiC/SiC复合材料的一种近净成形制备方法,但前驱体裂解过程中产生的应力阻碍了该工艺的产业化应用。本文构建了一种化学-力学耦合模型来研究前驱体裂解过程中应力的产生和演化机理。首先以反应动力学模型描述了前驱体的裂解过程;其次基于三相球模型建立了一个解析模型计算基体的均匀化力学性质;最后结合上述模型构建了有限元模型,在微观尺度模拟计算了代表性体积单胞(RVC)内的工艺应力演变。结果表明:基体在贫基体的界面处承受显著的环向拉伸应力;对于由纯前驱体组成的基体,基体内的工艺应力主要是由裂解过程引起的化学收缩导致的,受温度引起的热膨胀影响较小;随着PIP循环次数的增加,化学收缩和热膨胀的角色发生互换。
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关键词
SIC/SIC复合材料
PIP工艺
工艺应力
有限元模拟
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职称材料
原位生长碳纳米管改性碳纤维材料及其电磁屏蔽性能
2
作者
李志伟
彭雨晴
+3 位作者
王启帆
张方舟
马登浩
李爱军
《材料科学与工程学报》
CSCD
北大核心
2024年第6期905-913,921,共10页
为了提高碳纤维的电磁屏蔽性能,本研究以甲烷为碳源,九水合硝酸铁为催化剂前驱体,利用催化化学气相沉积(CCVD)的方法原位制备了碳纳米管(CNTs)改性碳纤维材料。采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、场发射透射光镜(TEM)等方法研究了...
为了提高碳纤维的电磁屏蔽性能,本研究以甲烷为碳源,九水合硝酸铁为催化剂前驱体,利用催化化学气相沉积(CCVD)的方法原位制备了碳纳米管(CNTs)改性碳纤维材料。采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、场发射透射光镜(TEM)等方法研究了碳纤维和CNTs的微观形貌特征和结构,用矢量网络分析仪研究了改性碳纤维的电磁屏蔽性能。结果表明,浸渍催化剂盐溶液3 h,碳纤维表面生长的CNTs呈交织状结构,材料在X波段的本征吸收能力增强,总屏蔽效能(SE_(T))为50.77 dB;浸渍催化剂盐溶液5 h,纤维表面CNTs呈阵列状且长径比较高,在X波段的SE_(T)为65.06 dB,相比未改性碳纤维提高了24%,这主要是由于取向良好的CNTs有利于改善材料的电导率和比表面积,提供异质界面协同作用。
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关键词
碳纤维织物
碳纳米管
催化化学气相沉积
屏蔽性能
生长机理
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职称材料
ICVI工艺参数对碳/碳复合材料快速均匀致密化的影响
被引量：
5
3
作者
王梦千
贾林涛
+5 位作者
刘瑶瑶
茅思佳
朱界
李爱军
彭雨晴
李照谦
《材料科学与工艺》
CAS
CSCD
北大核心
2021年第4期25-32,共8页
为了研究碳/碳(C/C)复合材料的快速均匀致密化工艺,参考工业天然气的成分,以92%甲烷(CH4)、5%乙烷(C2H6)、3%丙烷(C3H6)组成的混合气作为前驱体,在沉积温度为1075℃时,采用等温化学气相渗透(ICVI)工艺,在不同系统压力和滞留时间下对16和...
为了研究碳/碳(C/C)复合材料的快速均匀致密化工艺,参考工业天然气的成分,以92%甲烷(CH4)、5%乙烷(C2H6)、3%丙烷(C3H6)组成的混合气作为前驱体,在沉积温度为1075℃时,采用等温化学气相渗透(ICVI)工艺,在不同系统压力和滞留时间下对16和26 mm两种厚度的碳纤维针刺预制体进行120 h致密化,制备C/C复合材料。对制备出的C/C复合材料进行轴向和径向切割取样,利用多功能密度测试仪研究压力和滞留时间对C/C复合材料致密化速度和均匀性的影响。结果表明:沉积温度为1075℃,滞留时间为1.0 s时,20 kPa下,经过120 h致密化后,16和26 mm厚度的C/C复合材料平均密度分别为1.45和1.43 g/cm3,较10 kPa压力下的平均密度(1.06和0.91 g/cm3)有明显提高,且厚度对C/C复合材料密度均匀性的影响减小。沉积温度为1075℃,压力为20 kPa时,将滞留时间降低到0.1 s,经过120 h致密化后,16和26 mm厚度的C/C复合材料平均密度均达到1.7 g/cm3以上,厚度对前驱气体在预制体内渗透效果的限制作用非常小;并且,在此实验条件下制备出沿气流方向密度均匀性比较理想的C/C复合材料。基于热解碳沉积反应机理,利用COMSOL软件对不同ICVI条件下C/C复合材料进行了致密化过程的数值模拟分析,模拟结果与实验中获得的C/C复合材料的致密化效果具有较高的一致性。
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关键词
碳/碳(C/C)复合材料
等温化学气相渗透(ICVI)
密度
致密化
数值模拟
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职称材料
题名
前驱体浸渍裂解过程中SiC/SiC复合材料微观工艺应力模拟研究
被引量：
1
1
作者
宋有贺
张方舟
陈海坤
霍彩霞
李爱军
机构
上海大学
材料
研究
所/材料科学与工程学院
上海大学绍兴研究院
航天材料及工艺
研究
所
出处
《宇航材料工艺》
CAS
CSCD
北大核心
2023年第1期29-37,共9页
基金
先进功能复合材料技术重点实验室基金(6142906200110)。
文摘
前驱体浸渍裂解工艺(PIP)是SiC/SiC复合材料的一种近净成形制备方法,但前驱体裂解过程中产生的应力阻碍了该工艺的产业化应用。本文构建了一种化学-力学耦合模型来研究前驱体裂解过程中应力的产生和演化机理。首先以反应动力学模型描述了前驱体的裂解过程;其次基于三相球模型建立了一个解析模型计算基体的均匀化力学性质;最后结合上述模型构建了有限元模型,在微观尺度模拟计算了代表性体积单胞(RVC)内的工艺应力演变。结果表明:基体在贫基体的界面处承受显著的环向拉伸应力;对于由纯前驱体组成的基体,基体内的工艺应力主要是由裂解过程引起的化学收缩导致的,受温度引起的热膨胀影响较小;随着PIP循环次数的增加,化学收缩和热膨胀的角色发生互换。
关键词
SIC/SIC复合材料
PIP工艺
工艺应力
有限元模拟
Keywords
SiC/SiC composites
PIP process
Process stress
Finite element simulation
分类号
TB33 [一般工业技术—材料科学与工程]
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职称材料
题名
原位生长碳纳米管改性碳纤维材料及其电磁屏蔽性能
2
作者
李志伟
彭雨晴
王启帆
张方舟
马登浩
李爱军
机构
上海大学
材料
研究
所
上海大学绍兴研究院
航天材料及工艺
研究
所先进功能复合材料技术重点实验室
出处
《材料科学与工程学报》
CSCD
北大核心
2024年第6期905-913,921,共10页
基金
上海市自然科学基金项目(20ZR1419600)
先进功能复合材料技术重点实验室基金项目(6142906200110)
国家自然科学基金项目(51602189)。
文摘
为了提高碳纤维的电磁屏蔽性能,本研究以甲烷为碳源,九水合硝酸铁为催化剂前驱体,利用催化化学气相沉积(CCVD)的方法原位制备了碳纳米管(CNTs)改性碳纤维材料。采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、场发射透射光镜(TEM)等方法研究了碳纤维和CNTs的微观形貌特征和结构,用矢量网络分析仪研究了改性碳纤维的电磁屏蔽性能。结果表明,浸渍催化剂盐溶液3 h,碳纤维表面生长的CNTs呈交织状结构,材料在X波段的本征吸收能力增强,总屏蔽效能(SE_(T))为50.77 dB;浸渍催化剂盐溶液5 h,纤维表面CNTs呈阵列状且长径比较高,在X波段的SE_(T)为65.06 dB,相比未改性碳纤维提高了24%,这主要是由于取向良好的CNTs有利于改善材料的电导率和比表面积,提供异质界面协同作用。
关键词
碳纤维织物
碳纳米管
催化化学气相沉积
屏蔽性能
生长机理
Keywords
Carbon fiber fabric
Carbon nanotube
Cat-CVD
Shielding effectiveness
Growth mechanism
分类号
TQ342.74 [化学工程—化纤工业]
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职称材料
题名
ICVI工艺参数对碳/碳复合材料快速均匀致密化的影响
被引量：
5
3
作者
王梦千
贾林涛
刘瑶瑶
茅思佳
朱界
李爱军
彭雨晴
李照谦
机构
上海大学
材料科学与工程学院材料
研究
所
上海大学绍兴研究院
上海
航天设备制造厂
出处
《材料科学与工艺》
CAS
CSCD
北大核心
2021年第4期25-32,共8页
基金
国家自然科学基金资助项目(21676163,51602189)
航空科学基金资助项目(2017SF26001)
上海市自然基金资助项目(18ZR1417700)。
文摘
为了研究碳/碳(C/C)复合材料的快速均匀致密化工艺,参考工业天然气的成分,以92%甲烷(CH4)、5%乙烷(C2H6)、3%丙烷(C3H6)组成的混合气作为前驱体,在沉积温度为1075℃时,采用等温化学气相渗透(ICVI)工艺,在不同系统压力和滞留时间下对16和26 mm两种厚度的碳纤维针刺预制体进行120 h致密化,制备C/C复合材料。对制备出的C/C复合材料进行轴向和径向切割取样,利用多功能密度测试仪研究压力和滞留时间对C/C复合材料致密化速度和均匀性的影响。结果表明:沉积温度为1075℃,滞留时间为1.0 s时,20 kPa下,经过120 h致密化后,16和26 mm厚度的C/C复合材料平均密度分别为1.45和1.43 g/cm3,较10 kPa压力下的平均密度(1.06和0.91 g/cm3)有明显提高,且厚度对C/C复合材料密度均匀性的影响减小。沉积温度为1075℃,压力为20 kPa时,将滞留时间降低到0.1 s,经过120 h致密化后,16和26 mm厚度的C/C复合材料平均密度均达到1.7 g/cm3以上,厚度对前驱气体在预制体内渗透效果的限制作用非常小;并且,在此实验条件下制备出沿气流方向密度均匀性比较理想的C/C复合材料。基于热解碳沉积反应机理,利用COMSOL软件对不同ICVI条件下C/C复合材料进行了致密化过程的数值模拟分析,模拟结果与实验中获得的C/C复合材料的致密化效果具有较高的一致性。
关键词
碳/碳(C/C)复合材料
等温化学气相渗透(ICVI)
密度
致密化
数值模拟
Keywords
Carbon/Carbon(C/C)composites
isothermal chemical vapor infiltration(ICVI)
density
densification
numerical simulation
分类号
TB33 [一般工业技术—材料科学与工程]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
前驱体浸渍裂解过程中SiC/SiC复合材料微观工艺应力模拟研究
宋有贺
张方舟
陈海坤
霍彩霞
李爱军
《宇航材料工艺》
CAS
CSCD
北大核心
2023
1
在线阅读
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职称材料
2
原位生长碳纳米管改性碳纤维材料及其电磁屏蔽性能
李志伟
彭雨晴
王启帆
张方舟
马登浩
李爱军
《材料科学与工程学报》
CSCD
北大核心
2024
0
在线阅读
下载PDF
职称材料
3
ICVI工艺参数对碳/碳复合材料快速均匀致密化的影响
王梦千
贾林涛
刘瑶瑶
茅思佳
朱界
李爱军
彭雨晴
李照谦
《材料科学与工艺》
CAS
CSCD
北大核心
2021
5
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职称材料
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