C/C复合材料表面生长CNTs及与Nb钎焊工艺及机理研究
发布时间：2021-04-10 16:08
C/C复合材料具有高强度、低密度、耐烧蚀、抗热震等优异性能,是一种重要的航空航天用材料。因其难以加工成复杂构件,在实际应用中受到一定限制。Nb高温性能优异,在难熔金属中密度最小,可焊性优良。因此,将C/C复合材料与Nb进行连接并应用于喷管是一种理想的选择,可显著增大其推重比,降低能耗。本文旨在C/C复合材料表面生长碳纳米管（Carbon nanotubes,CNTs）,改变材料表面粗糙度,增强钎料润湿性,并改善TiC反应层结构,提高接头焊合率。本文通过PECVD法在C/C复合材料表面生长得到了碳纳米管,确定旋涂法为最佳催化剂制备方法,探究并得到碳纳米管生长的最佳工艺参数:Fe（NO3）3异丙醇溶液浓度0.10 mol/L、生长温度750℃、保温时间10 min、溅射功率200 W、H2和CH4气体流量比10 sccm:40 sccm、气体压强850 Pa。通过拉曼光谱、透射电镜等手段分析表明,最佳工艺参数下所制得的碳纳米管为多壁碳纳米管,壁的层数在15层左右,平均直径为18.9 nm,长度在2.5μm左右。本文选择CuTi钎料钎焊C/C复合材料和Nb,能谱分析结果指出,接头中有多种Cu...
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：79 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
纯Cu在C/C复合材料上的润湿对比(T=1100℃,t=30min)
(a) 未改性 (b) Cr 改性(c) Mo 改性 (d) W 改性 Cu 在 C/C 复合材料上的润湿对比(T=1100 ℃, t=现，含不同活性元素的 Cu 基钎料在石墨润湿到发生润湿的百分比含量也有较大差别需 1 at%即可在石墨材料表面发生润湿，如
哈尔滨工业大学工程硕士学位论文碳材料电子配位结构十分稳定，表面能较高，因此难以被润湿。在钎料中加入与碳材料发生界面反应的活性元素，可有效降低液态钎料与碳材料之间的表面，从而改善钎料对碳材料的润湿。对于孔隙较多的材料，还会因钎料过多渗入料内部导致材料表面钎料不足，降低接头力学性能。.3.2 C/C 复合材料的钎焊连接研究现状Wei Guo 等人[17]还采用AgCuTi 钎料实现了对 C/C 复合材料和 TC4合金的钎焊接。当 T=910 ℃，t=10 min 时，接头最大抗剪强度为 25 MPa。图 1-4 为钎焊连过程中接头界面组织演化示意图。钎焊接头界面组织组成为 TC4 合金i(s,s)+Ti2Cu/Ti2Cu/TiCu/Ti3Cu4/Ag(s,s)+Ti3Cu4+TiCu/TiCu/TiC+C/C/C 复合材料。
【参考文献】：
期刊论文
[1]工程应用C/C复合材料的性能分析与展望[J]. 苏君明,周绍建,李瑞珍,肖志超,崔红. 新型炭材料. 2015(02)
[2]石墨化处理对不同高织构含量C/C复合材料微结构的影响[J]. 李伟,李贺军,魏建锋,张守阳,傅杨茜,王沛. 新型炭材料. 2014(05)
[3]BNi2+TiH2复合钎料钎焊C/C复合材料与GH99镍基高温合金[J]. 田晓羽,亓钧雷,张丽霞,梁迎春,李宏伟,冯吉才. 焊接学报. 2014(05)
[4]石墨烯/碳纳米管复合材料的制备及应用进展[J]. 赵冬梅,李振伟,刘领弟,张艳红,任德财,李坚. 化学学报. 2014(02)
[5]基于杨氏方程的固体表面能计算研究进展[J]. 刘永明,施建宇,鹿芹芹,郭云珠,陈瑞卿,尹大川. 材料导报. 2013(11)
[6]炭布叠层穿刺C/C复合材料螺栓连接件微观组织和力学性能[J]. 王杰,李克智,郭领军,李贺军,李伟,高全明,李照谦. 固体火箭技术. 2012(02)
[7]航天航空用难熔金属材料的研究进展[J]. 郑欣,白润,王东辉,蔡晓梅,王峰,夏明星,喻吉良. 稀有金属材料与工程. 2011(10)
[8]含碳纳米管的Sn-58Bi钎料的制备及其钎焊性[J]. 何鹏,安晶,马鑫,陈胜,钱乙余,林铁松. 焊接学报. 2011(09)
[9]微观结构表面接触角模型及其润湿性[J]. 李小兵,刘莹. 材料导报. 2009(24)
[10]短切炭纤维/酚醛树脂胶粘剂的配方研究[J]. 刘毅佳,郑亚萍,崔红,刘红林. 固体火箭技术. 2006(06)
博士论文
[1]高质量多壁碳纳米管的制备方法和应用研究[D]. 赵江.上海交通大学 2013
[2]碳纳米管、碳纳米片、石墨烯及其复合物的制备和场发射性能的研究[D]. 亓钧雷.吉林大学 2010
硕士论文
[1]C/C复合材料表面生长CNTs及与Ti600钎焊工艺及机理研究[D]. 朱泳安.哈尔滨工业大学 2016
[2]CNTs增强TiNi复合钎料钎焊SiO2-BN陶瓷与Nb的机理研究[D]. 万禹含.哈尔滨工业大学 2014
[3]SiO2f/SiO2表面生长碳纳米管及与TC4钎焊工艺及机理研究[D]. 张俊杰.哈尔滨工业大学 2012
[4]等离子体增强化学气相沉积方法制备碳纳米管及其表征[D]. 李宗鹏.吉林大学 2008
本文编号：3129935
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：79 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
纯Cu在C/C复合材料上的润湿对比(T=1100℃,t=30min)
(a) 未改性 (b) Cr 改性(c) Mo 改性 (d) W 改性 Cu 在 C/C 复合材料上的润湿对比(T=1100 ℃, t=现，含不同活性元素的 Cu 基钎料在石墨润湿到发生润湿的百分比含量也有较大差别需 1 at%即可在石墨材料表面发生润湿，如
哈尔滨工业大学工程硕士学位论文碳材料电子配位结构十分稳定，表面能较高，因此难以被润湿。在钎料中加入与碳材料发生界面反应的活性元素，可有效降低液态钎料与碳材料之间的表面，从而改善钎料对碳材料的润湿。对于孔隙较多的材料，还会因钎料过多渗入料内部导致材料表面钎料不足，降低接头力学性能。.3.2 C/C 复合材料的钎焊连接研究现状Wei Guo 等人[17]还采用AgCuTi 钎料实现了对 C/C 复合材料和 TC4合金的钎焊接。当 T=910 ℃，t=10 min 时，接头最大抗剪强度为 25 MPa。图 1-4 为钎焊连过程中接头界面组织演化示意图。钎焊接头界面组织组成为 TC4 合金i(s,s)+Ti2Cu/Ti2Cu/TiCu/Ti3Cu4/Ag(s,s)+Ti3Cu4+TiCu/TiCu/TiC+C/C/C 复合材料。
【参考文献】：
期刊论文
[1]工程应用C/C复合材料的性能分析与展望[J]. 苏君明,周绍建,李瑞珍,肖志超,崔红. 新型炭材料. 2015(02)
[2]石墨化处理对不同高织构含量C/C复合材料微结构的影响[J]. 李伟,李贺军,魏建锋,张守阳,傅杨茜,王沛. 新型炭材料. 2014(05)
[3]BNi2+TiH2复合钎料钎焊C/C复合材料与GH99镍基高温合金[J]. 田晓羽,亓钧雷,张丽霞,梁迎春,李宏伟,冯吉才. 焊接学报. 2014(05)
[4]石墨烯/碳纳米管复合材料的制备及应用进展[J]. 赵冬梅,李振伟,刘领弟,张艳红,任德财,李坚. 化学学报. 2014(02)
[5]基于杨氏方程的固体表面能计算研究进展[J]. 刘永明,施建宇,鹿芹芹,郭云珠,陈瑞卿,尹大川. 材料导报. 2013(11)
[6]炭布叠层穿刺C/C复合材料螺栓连接件微观组织和力学性能[J]. 王杰,李克智,郭领军,李贺军,李伟,高全明,李照谦. 固体火箭技术. 2012(02)
[7]航天航空用难熔金属材料的研究进展[J]. 郑欣,白润,王东辉,蔡晓梅,王峰,夏明星,喻吉良. 稀有金属材料与工程. 2011(10)
[8]含碳纳米管的Sn-58Bi钎料的制备及其钎焊性[J]. 何鹏,安晶,马鑫,陈胜,钱乙余,林铁松. 焊接学报. 2011(09)
[9]微观结构表面接触角模型及其润湿性[J]. 李小兵,刘莹. 材料导报. 2009(24)
[10]短切炭纤维/酚醛树脂胶粘剂的配方研究[J]. 刘毅佳,郑亚萍,崔红,刘红林. 固体火箭技术. 2006(06)
博士论文
[1]高质量多壁碳纳米管的制备方法和应用研究[D]. 赵江.上海交通大学 2013
[2]碳纳米管、碳纳米片、石墨烯及其复合物的制备和场发射性能的研究[D]. 亓钧雷.吉林大学 2010
硕士论文
[1]C/C复合材料表面生长CNTs及与Ti600钎焊工艺及机理研究[D]. 朱泳安.哈尔滨工业大学 2016
[2]CNTs增强TiNi复合钎料钎焊SiO2-BN陶瓷与Nb的机理研究[D]. 万禹含.哈尔滨工业大学 2014
[3]SiO2f/SiO2表面生长碳纳米管及与TC4钎焊工艺及机理研究[D]. 张俊杰.哈尔滨工业大学 2012
[4]等离子体增强化学气相沉积方法制备碳纳米管及其表征[D]. 李宗鹏.吉林大学 2008
本文编号：3129935
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