专家报告 | 中南大学文青波教授:聚合物转化ZiC中间层对RMI制备C/C-ZiC-ZrC-SiC复合材料力学性能的影响

科技   2024-11-25 03:48   浙江  


先进飞行器的持续发展对高性能热结构材料提出了更高的要求,其中超高温陶瓷改性碳/碳复合材料(C/C-UHTCs)因其卓越的耐高温和力学性能,成为极具潜力的候选材料之一。在众多超高温陶瓷材料中,ZrC和ZrB₂因其高熔点和优异的高温稳定性脱颖而出,与SiC结合后,能够显著提升C/C复合材料在宽温域内的抗氧化性能,从而满足极端环境下的使用需求。


在C/C-UHTCs的工业化生产中,反应熔渗法(RMI)因其快速的制备周期、低成本、低孔隙率(<5%)、适用于复杂形状异形构件的制备以及陶瓷相分布的均匀性而成为主流工艺。然而,RMI过程中高温熔体通过毛细管力进入C/C多孔体内部与碳纤维发生原位反应生成碳化物陶瓷,导致碳纤维严重损伤,难以实现界面脱粘、裂纹桥接和偏转以及碳纤维拔出等应力释放行为,从而在力学载荷下容易发生脆性断裂,影响材料的力学性能。


与RMI法相比,前驱体浸渍裂解法(PIP)的工艺温度较低(1100~1600°C),对C/C-UHTCs中碳纤维的损伤较小,因而能够较好地保留复合材料的力学性能。但由于PIP法中先驱体的陶瓷产率较低(<50%),导致复合材料致密化效率低、最终开孔率高(>10%),以及工艺周期长、成本高等问题。


通过结合RMI法和PIP法的优势,可以在保持C/C-UHTCs优异耐高温性能的同时,减少碳纤维损伤,提高材料的力学性能和抗烧蚀性能,为超高温陶瓷改性C/C复合材料的应用提供了新的可能性。


中南大学文青波教授受邀参加“2024宁波硅基特种材料论坛”,并做主题报告聚合物转化ZiC中间层对RMI制备C/C-ZiC-ZrC-SiC复合材料力学性能的影响



嘉宾介绍

文青波博士,中南大学粉末冶金国家重点实验室教授/博导,2021年度国家海外优青项目入选者,中南大学“升华学者计划”青年拔尖人才,长期从事聚合物先驱体陶瓷、高温陶瓷基复合材料、电磁吸波材料等应用基础研究。主持/完成中国国家自然科学基金项目3项,德国大型研究集群种子项目1项和优秀青年学者桥梁基金1项,作为主要人员参与欧盟重大专项1项、德国自然科学基金(DFG)项目3项。


受邀担任Science, J. Am. Ceram. Soc.、J. Euro. Ceram. Soc.等多个期刊审稿人,并被邀请为Prog. Mater. Sci.、Inter. Mater. Rev. 和J. Adv. Ceram.等国际顶级期刊撰写综述。多次在国内重大、国际重要会议作邀请报告,并担任大型国际会议分会主席或共同召集人。已在Progress in Materials Science(IF2021 = 48.16)、International Materials Reviews(IF2021 = 15.75)、ACS Catalysis(IF2021 = 13.70)、J. Adv. Ceram.(IF2021 = 11.53)、ACS Appl. Mater. & Inter.(IF2021 = 10.38)、J. of Mater. Chem. C(IF2021 = 8.06)、Corr. Sci.(IF2021 = 7.72)、J. Am. Ceram. Soc.(IF2021 = 4.18)和J. Euro. Ceram. Soc. (IF2021 = 6.36)等材料和陶瓷类国际权威期刊上发表SCI论文60余篇,他引2000余次。


报告介绍

本研究采用聚合物浸渍热解(PIP)和反应熔体渗透(RMI)工艺相结合的方法对多孔C/C坯体进行改性,制备了C/C-ZiC-ZrC-SiC超高温陶瓷基复合材料。PIP用于在C/C坯体和RMI制备的ZrC-SiC基体之间制备一层ZrC-SiC中间层(表示为ZiC)。本文对含ZiC和无ZiC中间层的复合材料的力学性能和微观结构进行了测试和表征。结果表明,通过调整ZiC结构,可以使RMI工艺后复合材料的弯曲强度和拉伸强度得到更有效的提升。相较于没有ZiC中间层的复合材料,RMI工艺后有ZiC中间层的复合材料的弯曲强度和拉伸强度分别提高了50.54%和56.76%。ZiC中间层能有效保护碳纤维和PyC免受高温熔体的侵蚀,同时削弱陶瓷基体与碳纤维之间的界面结合强度,确保在外加荷载作用下一系列应力得以释放,是性能提升的主要机制。


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为进一步促进硅基特种新颖材料领域的学术交流与产业合作,推动科学研究与技术应用的深度融合,中国科学院宁波材料技术与工程研究所、浙江省数据驱动高安全能源材料与应用重点实验室联合DT新材料将于2024年12月6-8日中国科学院大学宁波材料工程学院举办“2024宁波硅基特种材料论坛”。会议围绕有机硅材料、先驱体转化陶瓷材料、硅基陶瓷与复合材料、能源材料等话题来展开讨论。


论坛信息

主办单位:

中国科学院宁波材料技术与工程研究所

浙江省数据驱动高安全能源材料与应用重点实验室

DT新材料

承办单位:

宁波德泰中研信息科技有限公司


组委会成员(姓名按字母排序)

名誉主席:

柴之芳  中国科学院院士、中国科学院宁波材料技术与工程研究所研究员

董绍明  中国工程院院士、中国科学院上海硅酸盐研究所研究员

大会主席:

黄   庆  中国科学院宁波材料技术与工程研究所研究员

大会共同主席:

李寅生  中国科学院宁波材料技术与工程研究所研究员

梁   坤  中国科学院宁波材料技术与工程研究所研究员

宋育杰  中国科学院宁波材料技术与工程研究所研究员

余兆菊  厦门大学教授


论坛时间:2024年12月06日-12月08日

论坛地点:中国科学院大学宁波材料工程学院

              (宁波市镇海区庄市大道319号)


日程安排


专家介绍(排序不分先后)

专题一:有机硅材料

演讲嘉宾    单位/职称

陈   功       北京航空航天大学副教授

葛建芳       仲恺农业工程学院教授

李承东       江南大学副研究员

刘   丽       哈尔滨工业大学教授

潘翔城       复旦大学教授

宋育杰      中国科学院宁波材料技术与工程研究所研究员

谭龙飞       中国科学院理化技术研究所研究员

汤龙程       杭州师范大学教授

王灯旭       山东大学教授

徐利文       杭州师范大学教授

张庆华       浙江大学教授

张学忠       中国科学院化学研究所研究员

周传健       山东大学教授

周子皓      中国科学院宁波材料技术与工程研究所助理研究员

(*按照姓名字母排序)


专题二:先驱体转化陶瓷材料

演讲嘉宾    单位/职称

陈建军       浙江理工大学教授

陈江溪       厦门大学副教授

杜   斌       广州大学副教授

范凯飞       西北工业大学博士研究生

苟燕子       国防科技大学副研究员

孔   杰       西北工业大学教授

李达鑫       哈尔滨工业大学副研究员

李天昊      中国科学院宁波材料技术与工程研究所助理研究员

骆春佳       长安大学副教授

栾新刚       西北工业大学教授

莫高明      中国科学院宁波材料技术与工程研究所高级工程师

裴学良      中国科学院宁波材料技术与工程研究所副研究员

邵高峰       南京信息工程大学副教授

孙   佳       西北工业大学副教授

文青波       中南大学教授

余兆菊       厦门大学教授

曾冠杰      中国科学院宁波材料技术与工程研究所博士后

张宗波       中国科学院化学研究所研究员

(*按照姓名字母排序)


专题三:硅基陶瓷与复合材料

演讲嘉宾    单位/职称

陈克新       北京科技大学研究员

陈小武       中国科学院上海硅酸盐研究所副研究员

陈宇红       北方民族大学教授

范冰冰       郑州大学教授

顾   坚       南京工业大学副教授

郭伟明       广东工业大学教授

海万秀       北方民族大学副教授

何少龙       甬江实验室研究员

黄小忠       中南大学教授

黄政仁       中国科学院上海高等研究院研究员

季   伟       武汉理工大学研究员

金承黎       宁波圣润新材料有限公司总经理

李寅生      中国科学院宁波材料技术与工程研究所研究员

倪德伟       中国科学院上海硅酸盐研究所研究员

任全兴      中国科学院宁波材料技术与工程研究所博士后

沙建军       大连理工大学教授

王京阳       中国科学院金属研究所研究员

张国军       东华大学教授

张景贤       中国科学院上海硅酸盐研究所研究员

(*按照姓名字母排序)


专题四:能源材料

演讲嘉宾    单位/职称

陈健强       南京林业大学教授

丁松园       中国科学院大学杭州高等研究院教授

杜乘风       西北工业大学副教授

林   宁       甬江实验室研究员

林时胜       浙江大学教授

林正得      中国科学院宁波材料技术与工程研究所研究员

刘俊昊       中国科学院过程工程研究所副研究员

舒   杰       宁波大学教授

苏   宇       元能科技(厦门)有限公司博士

万   青       甬江实验室研究员

王延青       四川大学研究员

王长虹       东方理工大学(暂名)助理教授

姚永刚       华中科技大学教授

周辰坤       南京师范大学教授

周向阳       中南大学教授

周旭峰      中国科学院宁波材料技术与工程研究所研究员

朱来攀      中国科学院北京纳米能源与系统研究所研究员

(*按照姓名字母排序)


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酒店信息

协议酒店:

1. 赛思学术会堂

地址:宁波市镇海区思源路266号
高级标间:238元/含早

商务标间:278元/含早

注:该酒店距中国科学院大学宁波材料工程学院约1.2公里,约4分钟车程。

2. 宁波镇海开元名都酒店

地址:宁波市镇海区庄市街道庄市大道788号

双床房:350元/含早

单   间:440元/含早

注:该酒店距中国科学院大学宁波材料工程学院约1公里,约4分钟车程。


参会咨询

会议注册:参会代表2200元/位(现场报名2500元/位);学生代表1200元/位(现场报名1500元/位);住宿、差旅费用自理。


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会议联系人

报告咨询:

专题一:有机硅材料

宋老师:songyujie@nimte.ac.cn

专题二:先驱体转化陶瓷材料

余老师:zhaojuyu@xmu.edu.cn

专题三:硅基陶瓷与复合材料

李老师:liyinsheng@nimte.ac.cn

专题四:能源材料

梁老师:kliang@nimte.ac.cn


参会咨询:

胡老师

Tel: 18106696283

Email: cherry@polydt.com


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