C/C復(fù)合材料表面生長(zhǎng)CNTs及與Nb釬焊工藝及機(jī)理研究
發(fā)布時(shí)間:2021-04-10 16:08
C/C復(fù)合材料具有高強(qiáng)度、低密度、耐燒蝕、抗熱震等優(yōu)異性能,是一種重要的航空航天用材料。因其難以加工成復(fù)雜構(gòu)件,在實(shí)際應(yīng)用中受到一定限制。Nb高溫性能優(yōu)異,在難熔金屬中密度最小,可焊性?xún)?yōu)良。因此,將C/C復(fù)合材料與Nb進(jìn)行連接并應(yīng)用于噴管是一種理想的選擇,可顯著增大其推重比,降低能耗。本文旨在C/C復(fù)合材料表面生長(zhǎng)碳納米管(Carbon nanotubes,CNTs),改變材料表面粗糙度,增強(qiáng)釬料潤(rùn)濕性,并改善TiC反應(yīng)層結(jié)構(gòu),提高接頭焊合率。本文通過(guò)PECVD法在C/C復(fù)合材料表面生長(zhǎng)得到了碳納米管,確定旋涂法為最佳催化劑制備方法,探究并得到碳納米管生長(zhǎng)的最佳工藝參數(shù):Fe(NO3)3異丙醇溶液濃度0.10 mol/L、生長(zhǎng)溫度750℃、保溫時(shí)間10 min、濺射功率200 W、H2和CH4氣體流量比10 sccm:40 sccm、氣體壓強(qiáng)850 Pa。通過(guò)拉曼光譜、透射電鏡等手段分析表明,最佳工藝參數(shù)下所制得的碳納米管為多壁碳納米管,壁的層數(shù)在15層左右,平均直徑為18.9 nm,長(zhǎng)度在2.5μm左右。本文選擇CuTi釬料釬焊C/C復(fù)合材料和Nb,能譜分析結(jié)果指出,接頭中有多種Cu...
【文章來(lái)源】:哈爾濱工業(yè)大學(xué)黑龍江省 211工程院校 985工程院校
【文章頁(yè)數(shù)】:79 頁(yè)
【學(xué)位級(jí)別】:碩士
【部分圖文】:
純Cu在C/C復(fù)合材料上的潤(rùn)濕對(duì)比(T=1100℃,t=30min)
(a) 未改性 (b) Cr 改性(c) Mo 改性 (d) W 改性 Cu 在 C/C 復(fù)合材料上的潤(rùn)濕對(duì)比(T=1100 ℃, t=現(xiàn),含不同活性元素的 Cu 基釬料在石墨潤(rùn)濕到發(fā)生潤(rùn)濕的百分比含量也有較大差別需 1 at%即可在石墨材料表面發(fā)生潤(rùn)濕,如
哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文碳材料電子配位結(jié)構(gòu)十分穩(wěn)定,表面能較高,因此難以被潤(rùn)濕。在釬料中加入與碳材料發(fā)生界面反應(yīng)的活性元素,可有效降低液態(tài)釬料與碳材料之間的表面,從而改善釬料對(duì)碳材料的潤(rùn)濕。對(duì)于孔隙較多的材料,還會(huì)因釬料過(guò)多滲入料內(nèi)部導(dǎo)致材料表面釬料不足,降低接頭力學(xué)性能。.3.2 C/C 復(fù)合材料的釬焊連接研究現(xiàn)狀Wei Guo 等人[17]還采用AgCuTi 釬料實(shí)現(xiàn)了對(duì) C/C 復(fù)合材料和 TC4合金的釬焊接。當(dāng) T=910 ℃,t=10 min 時(shí),接頭最大抗剪強(qiáng)度為 25 MPa。圖 1-4 為釬焊連過(guò)程中接頭界面組織演化示意圖。釬焊接頭界面組織組成為 TC4 合金i(s,s)+Ti2Cu/Ti2Cu/TiCu/Ti3Cu4/Ag(s,s)+Ti3Cu4+TiCu/TiCu/TiC+C/C/C 復(fù)合材料。
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]工程應(yīng)用C/C復(fù)合材料的性能分析與展望[J]. 蘇君明,周紹建,李瑞珍,肖志超,崔紅. 新型炭材料. 2015(02)
[2]石墨化處理對(duì)不同高織構(gòu)含量C/C復(fù)合材料微結(jié)構(gòu)的影響[J]. 李偉,李賀軍,魏建鋒,張守陽(yáng),傅楊茜,王沛. 新型炭材料. 2014(05)
[3]BNi2+TiH2復(fù)合釬料釬焊C/C復(fù)合材料與GH99鎳基高溫合金[J]. 田曉羽,亓鈞雷,張麗霞,梁迎春,李宏偉,馮吉才. 焊接學(xué)報(bào). 2014(05)
[4]石墨烯/碳納米管復(fù)合材料的制備及應(yīng)用進(jìn)展[J]. 趙冬梅,李振偉,劉領(lǐng)弟,張艷紅,任德財(cái),李堅(jiān). 化學(xué)學(xué)報(bào). 2014(02)
[5]基于楊氏方程的固體表面能計(jì)算研究進(jìn)展[J]. 劉永明,施建宇,鹿芹芹,郭云珠,陳瑞卿,尹大川. 材料導(dǎo)報(bào). 2013(11)
[6]炭布疊層穿刺C/C復(fù)合材料螺栓連接件微觀組織和力學(xué)性能[J]. 王杰,李克智,郭領(lǐng)軍,李賀軍,李偉,高全明,李照謙. 固體火箭技術(shù). 2012(02)
[7]航天航空用難熔金屬材料的研究進(jìn)展[J]. 鄭欣,白潤(rùn),王東輝,蔡曉梅,王峰,夏明星,喻吉良. 稀有金屬材料與工程. 2011(10)
[8]含碳納米管的Sn-58Bi釬料的制備及其釬焊性[J]. 何鵬,安晶,馬鑫,陳勝,錢(qián)乙余,林鐵松. 焊接學(xué)報(bào). 2011(09)
[9]微觀結(jié)構(gòu)表面接觸角模型及其潤(rùn)濕性[J]. 李小兵,劉瑩. 材料導(dǎo)報(bào). 2009(24)
[10]短切炭纖維/酚醛樹(shù)脂膠粘劑的配方研究[J]. 劉毅佳,鄭亞萍,崔紅,劉紅林. 固體火箭技術(shù). 2006(06)
博士論文
[1]高質(zhì)量多壁碳納米管的制備方法和應(yīng)用研究[D]. 趙江.上海交通大學(xué) 2013
[2]碳納米管、碳納米片、石墨烯及其復(fù)合物的制備和場(chǎng)發(fā)射性能的研究[D]. 亓鈞雷.吉林大學(xué) 2010
碩士論文
[1]C/C復(fù)合材料表面生長(zhǎng)CNTs及與Ti600釬焊工藝及機(jī)理研究[D]. 朱泳安.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2016
[2]CNTs增強(qiáng)TiNi復(fù)合釬料釬焊SiO2-BN陶瓷與Nb的機(jī)理研究[D]. 萬(wàn)禹含.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2014
[3]SiO2f/SiO2表面生長(zhǎng)碳納米管及與TC4釬焊工藝及機(jī)理研究[D]. 張俊杰.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2012
[4]等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積方法制備碳納米管及其表征[D]. 李宗鵬.吉林大學(xué) 2008
本文編號(hào):3129935
【文章來(lái)源】:哈爾濱工業(yè)大學(xué)黑龍江省 211工程院校 985工程院校
【文章頁(yè)數(shù)】:79 頁(yè)
【學(xué)位級(jí)別】:碩士
【部分圖文】:
純Cu在C/C復(fù)合材料上的潤(rùn)濕對(duì)比(T=1100℃,t=30min)
(a) 未改性 (b) Cr 改性(c) Mo 改性 (d) W 改性 Cu 在 C/C 復(fù)合材料上的潤(rùn)濕對(duì)比(T=1100 ℃, t=現(xiàn),含不同活性元素的 Cu 基釬料在石墨潤(rùn)濕到發(fā)生潤(rùn)濕的百分比含量也有較大差別需 1 at%即可在石墨材料表面發(fā)生潤(rùn)濕,如
哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文碳材料電子配位結(jié)構(gòu)十分穩(wěn)定,表面能較高,因此難以被潤(rùn)濕。在釬料中加入與碳材料發(fā)生界面反應(yīng)的活性元素,可有效降低液態(tài)釬料與碳材料之間的表面,從而改善釬料對(duì)碳材料的潤(rùn)濕。對(duì)于孔隙較多的材料,還會(huì)因釬料過(guò)多滲入料內(nèi)部導(dǎo)致材料表面釬料不足,降低接頭力學(xué)性能。.3.2 C/C 復(fù)合材料的釬焊連接研究現(xiàn)狀Wei Guo 等人[17]還采用AgCuTi 釬料實(shí)現(xiàn)了對(duì) C/C 復(fù)合材料和 TC4合金的釬焊接。當(dāng) T=910 ℃,t=10 min 時(shí),接頭最大抗剪強(qiáng)度為 25 MPa。圖 1-4 為釬焊連過(guò)程中接頭界面組織演化示意圖。釬焊接頭界面組織組成為 TC4 合金i(s,s)+Ti2Cu/Ti2Cu/TiCu/Ti3Cu4/Ag(s,s)+Ti3Cu4+TiCu/TiCu/TiC+C/C/C 復(fù)合材料。
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]工程應(yīng)用C/C復(fù)合材料的性能分析與展望[J]. 蘇君明,周紹建,李瑞珍,肖志超,崔紅. 新型炭材料. 2015(02)
[2]石墨化處理對(duì)不同高織構(gòu)含量C/C復(fù)合材料微結(jié)構(gòu)的影響[J]. 李偉,李賀軍,魏建鋒,張守陽(yáng),傅楊茜,王沛. 新型炭材料. 2014(05)
[3]BNi2+TiH2復(fù)合釬料釬焊C/C復(fù)合材料與GH99鎳基高溫合金[J]. 田曉羽,亓鈞雷,張麗霞,梁迎春,李宏偉,馮吉才. 焊接學(xué)報(bào). 2014(05)
[4]石墨烯/碳納米管復(fù)合材料的制備及應(yīng)用進(jìn)展[J]. 趙冬梅,李振偉,劉領(lǐng)弟,張艷紅,任德財(cái),李堅(jiān). 化學(xué)學(xué)報(bào). 2014(02)
[5]基于楊氏方程的固體表面能計(jì)算研究進(jìn)展[J]. 劉永明,施建宇,鹿芹芹,郭云珠,陳瑞卿,尹大川. 材料導(dǎo)報(bào). 2013(11)
[6]炭布疊層穿刺C/C復(fù)合材料螺栓連接件微觀組織和力學(xué)性能[J]. 王杰,李克智,郭領(lǐng)軍,李賀軍,李偉,高全明,李照謙. 固體火箭技術(shù). 2012(02)
[7]航天航空用難熔金屬材料的研究進(jìn)展[J]. 鄭欣,白潤(rùn),王東輝,蔡曉梅,王峰,夏明星,喻吉良. 稀有金屬材料與工程. 2011(10)
[8]含碳納米管的Sn-58Bi釬料的制備及其釬焊性[J]. 何鵬,安晶,馬鑫,陳勝,錢(qián)乙余,林鐵松. 焊接學(xué)報(bào). 2011(09)
[9]微觀結(jié)構(gòu)表面接觸角模型及其潤(rùn)濕性[J]. 李小兵,劉瑩. 材料導(dǎo)報(bào). 2009(24)
[10]短切炭纖維/酚醛樹(shù)脂膠粘劑的配方研究[J]. 劉毅佳,鄭亞萍,崔紅,劉紅林. 固體火箭技術(shù). 2006(06)
博士論文
[1]高質(zhì)量多壁碳納米管的制備方法和應(yīng)用研究[D]. 趙江.上海交通大學(xué) 2013
[2]碳納米管、碳納米片、石墨烯及其復(fù)合物的制備和場(chǎng)發(fā)射性能的研究[D]. 亓鈞雷.吉林大學(xué) 2010
碩士論文
[1]C/C復(fù)合材料表面生長(zhǎng)CNTs及與Ti600釬焊工藝及機(jī)理研究[D]. 朱泳安.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2016
[2]CNTs增強(qiáng)TiNi復(fù)合釬料釬焊SiO2-BN陶瓷與Nb的機(jī)理研究[D]. 萬(wàn)禹含.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2014
[3]SiO2f/SiO2表面生長(zhǎng)碳納米管及與TC4釬焊工藝及機(jī)理研究[D]. 張俊杰.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2012
[4]等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積方法制備碳納米管及其表征[D]. 李宗鵬.吉林大學(xué) 2008
本文編號(hào):3129935
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