热交联聚碳硅烷纤维分步烧成工艺

采用热交联工艺改进传统的空气不熔化工艺,在尽可能少引入氧的情况下实现聚碳硅烷纤维的不熔化处理。热交联处理后聚碳硅烷纤维在惰性气氛下进行分步烧成。通过元素分析、SEM、EDX、XRD等手段系统研究了分步烧成的工艺条件以及烧成后连续SiC纤维组成、微观结构及其性能。     

热交联法制备低含氧量碳化硅纤维初步研究

通过对低预氧化程度的聚碳硅烷 (PCS)纤维进行热交联处理 ,降低SiC纤维中的氧含量 ,经过二步烧成法制备出机械性能及高温耐氧化性能优良的连续SiC纤维。通过IR、XRD、SEM、元素分析仪等分析手段系统研究了研究了热交联碳化硅纤维的热交联处理的工艺条件、烧成工艺 ,研究了热交联碳化硅纤维的组成、微观结构及其与纤维的力学性能、高温抗氧化性能的关系     

聚碳硅烷纤维化学气相交联研究

以环己烯作为反应气氛,对聚碳硅烷(PCS)纤维进行了化学气相交联不熔化处理。与空气不熔化进行对比,研究了不熔化过程中PCS纤维的反应程度及凝胶含量的变化,并进行了元素分析和热重差热分析,初步探讨了PCS纤维环己烯化学气相交联反应的机理。结果表明,在环己烯气氛中,PCS分子结构中Si-H键的反应程度随不熔化温度的提高逐渐增加,相应地,PCS纤维的凝胶含量迅速提高直至不熔。环己烯受热后产生自由基,引发PCS分子中的Si-H和Si-CH3键断裂形成自由基,促进PCS分子间形成Si-CH2-Si结构而实现交联。     

连续碳化硅纤维制备工艺的基础研究

针对先驱体转化法制备SiC纤维工艺中存在的一些实际问题进行了分析和研究。探讨了初始原料PDMS中杂质氧的来源;用丙酮对PCS进行沉淀分级研究,并在此基础上对PCS进行后处理;研究了PCS纤维不熔化工艺中升温制度对不熔化结果的影响;探讨了快速烧成方式的可行性。结果表明,PDMS中氧含量偏高主要是由于合成PDMS过程中发生了引入氧的副反应。随着沉淀分级的次数增加,PCS级分的纯度提高,可纺性明显改善。不熔化处理的升温速度不宜过快,否则会引起急剧放热和过度反应。快速烧成法可以实现SiC纤维的加张和连续化生产。     

热处理炉的结构对聚碳硅烷纤维不熔化均匀性的影响

讨论了陶瓷纤维不熔化处理中常用的两种热处理炉(垂直式不熔化炉和隧道窑式不熔化炉)对聚碳硅烷(PCS)纤维不熔化均匀性的影响。结果表明,采用不同结构的不熔化炉对PCS纤维进行不熔化处理,纤维的不熔化均匀性大为不同,用隧道炉处理的均匀性明显优于垂直炉。     

沥青纤维不熔化过程的红外光声光谱研究

沥青纤维在其不熔化过程中,发生了一系列复杂的化学变化。本文应用红外光声光谱法,分析研究沥青纤维以空气作不熔化介质,在不同温度下,所得一系列沥青不熔化纤维的组成与结构的变化     

SiC纤维先驱丝—聚碳硅烷纤维的研制

本文对SiC纤维的先躯丝——聚碳硅烷纤维的合成进行了研究。聚碳硅烷是由聚硅烷在聚硼硅氧烷(派松)催化下热解而成。熔融纺丝制得的聚碳硅烷纤维,经空气不熔化处理后,在N_2气氛下,1250℃烧成具有金属光泽的SiC纤维。通过元素分析,红外光谱分析,热分析及裂解气相色谱分析,对聚硅烷,聚碳硅烷和聚硼硅氧烷的性质和合成工艺进行了研究。     

聚碳硅烷纤维的空气不熔化反应动力学研究

以高压法聚碳硅烷(Polycarbosilane,PCS)纤维的空气不熔化为例,采用多曲线积分法研究了PCS纤维空气不熔化反应动力学。结果表明,高压法PCS纤维的空气不熔化反应活化能约60~70 kJ/mol。通过研究不同的机理函数的对数与温度倒数的关系,结果表明,PCS纤维空气不熔化过程由随机成核和生长机理(n=3)的表面反应控制,根据该反应机理,同样得到高压法PCS的空气不熔化反应活化能约60~70 kJ/mol,指前因子A约为77.64。     

连续碳化硅纤维的研制

本文研究了用先驱体法制备连续碳化硅(SiC)纤维的全过程。通过常压高温裂解法制得纺丝性能好的聚碳硅烷,经100孔熔融纺丝、不熔化处理和高温烧成等一系列工艺处理,制得了高性能的SiC纤维。该纤维单丝直径8～15微米,连续长度达100米,抗拉强度为2～2.3GPa,抗拉模量178GPa。主要性能达到日本同类产品八十年代的水平。本文还对制备工艺的一些基本规律及连续纤维的主要性能进行了研究。     

焊接工艺对GMAW堆焊焊缝区温度场影响的数值模拟

为了探索焊接工艺对熔化极气体保护堆焊快速成形零件组织性能的影响，根据材料热物理性能参数以及相变潜热与温度的非线性关系，建立了熔化极气体保护堆焊成形过程的数学模型和有限元模型，利用ANSYS软件的APDL语言编写程序，实现了高斯移动热源载荷下的熔化极气体保护堆焊成形温度场计算，分析对比了不同焊接工艺对焊缝区温度场热循环的影响。结果表明：在其他因素一定的条件下，热输入和焊接速度对焊缝区热循环影响显著，而基板厚度对其影响较小；选择厚度约为16mm的基板，采用小于120×20J的热输入和大于10mm／s的焊接速度有望成形出性能优良的零件。     

混杂聚硼硅氮烷的交联过程分析及其工艺优化

合成了混杂聚硼硅氮烷(H-PBSZ)并对其结构进行了分析,分析了其交联过程,并采用不同的工艺使其交联固化,研究了交联压力对产物的结构、形貌以及表观密度的影响。结果表明,H-PBSZ结构中含有B-N、Si-N、B-H、N-H以及Si-H等化学键,随着温度的升高,B-H、N-H以及Si-H键会发生断裂;交联过程中,先驱体会放出大量的气体,交联产物的致密度受气泡大小及其速度的影响;高压交联可以减小所放出的气泡的体积,减缓其上升的速度,并可抑制含氢键的断裂反应,降低气体的放出量,从而制得较高致密度的交联产物。     

Direct ink writing of 3D-Honeycombed CL-20 structures with low critical size

3D-Honeycombed CL-20 structures with low critical size of detonation have been fabricated successfully for intelligent weapon systems using a micro-flow direct ink writing (DIW) technology. The CL-20-based explosive ink for DIW technology was prepared by a two-component adhesive system with waterborne polyurethane (WPU) and ethyl cellulose (EC). Not only the preparation of the explosive ink but also the principle of DIW process have been investigated systematically. The explosive ink displayed strong shear-thinning behavior that permitted layer-by-layer deposition from a fine nozzle onto a substrate to produce complex shapes. The EC content was varied to alter the pore structure distribution and rheological behavior of ink samples after curing. The deposited explosive composite materials are of a honeycombed structure with high porosity, and the pore size distribution increases with the increase of EC content. No phase change was observed during the preparation process. Both WPU and EC show good compatibility with CL-20 particles. Apparently high activation energy was realized in the CL-20-based composite ink compared with that of the refined CL-20 due to the presence of non-energetic but stable WPU. The detonation performance of the composite materials can be precisely controlled by an adjustment in the content of binders. The 3D honeycombed CL-20 structures, which are fabricated by DIW technology, have a very small critical detonation size of less than 69 μm, as demonstrated by wedge shaped charge test. The ink can be used to create 3D structures with complex geometries not possible with traditional manufacturing techniques, which presents a bright future for the development of intelligent weapon systems.     

新型潜伏性环氧树脂体系固化动力学

采用非等温差示扫描量热(DSC)技术对改性咪唑类固化剂(MIM)及其微胶囊固化剂(MIC)与E-51环氧树脂的固化反应过程进行了跟踪,并利用Kissinger和Crane方程对该固化反应进行了动力学分析,在此基础上探讨了固化剂包覆处理前后其环氧树脂体系的固化动力学参数与固化剂室温贮存性能的关系。结果表明:在不同升温速率下,E-51/MIM反应体系的放热量均大于E-51/MIC体系;两固化反应体系的反应级数均为0.89;与E-51/MIM体系相比,E-51/MIC体系的固化反应活化能和频率熵因子均较大,并具有更好的室温贮存性能。     

聚碳硅烷纤维无机化过程中弯曲的形成及对SiC纤维性能的影响

先驱体转化法制备连续SiC纤维无机化过程中有明显的失重和收缩,造成了纤维弯曲,从而影响了纤维的单丝强度和束丝拉伸性能。根据聚碳硅烷(PCS)纤维的无机化过程,探讨了SiC纤维弯曲的种类和形成原因,通过力学分析研究了弯曲对SiC纤维性能的影响;根据弯曲形成原因,提出利用加张热交联和加张烧成的方法解决纤维的弯曲问题,从而提高SiC纤维的性能。     

低粘度环氧树脂VIMP工艺性能研究

VIMP(真空注射模塑)工艺以其低成本、环保和适于大型制件一次整体成型等优点得到了广泛应用.本文对VIMP工艺用低粘度环氧树脂体系进行了固化反应动力学和粘度分析,确定了最佳固化温度,建立了树脂体系的流变模型,模型分析结果与实验结果吻合较好,根据此流变模型预报了工艺窗口.并进行了VIMP模塑板材工艺实验,测试了板材的纤维体积含量和力学性能.