B-Zr-Si杂原子掺杂煤沥青制备复相陶瓷改性C/C复合材料及其抗氧化、抗烧蚀机理

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51352001
  • 项目类别:
    专项基金项目
  • 资助金额:
    10.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0203.碳素材料与超硬材料
  • 结题年份:
    2014
  • 批准年份:
    2013
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2014-01-01 至2014-12-31

项目摘要

In order to overcome the shortcoming of surface coating and matrix modification for C/C composites in improving the oxidation resistance at high temperature, co-pyrolysis of mixtures of a coal tar pitch and heteroatom precursors is presented in this project to introduce the B、Zr and Si heteroatoms with good oxidation resistance into the pitch. Using the coal tar pitch doped with B、Zr and Si heteroatoms as an impregnant or a binder, C/C and high conductivity C/C composites modified by ZrB2-ZrC-SiC nano-ceramics are fabricated by manifold cycles of infiltration and carbonization or one-step hot pressing followed with carbonization process. The effect of co-pyrolysis process conditions on the composition, micro-structure and properties of the pitch doped with B-Zr-Si heteroatoms will be studied, and as a result the relationship of composition, micro-structure and properties of the doped pitch will be built. The transformation process of B、Zr and Si heteroatoms in the pitch during co-pyrolysis will be also revealed. On the basis of above work, the influence of cabonization process conditions on the composition and micro-structure of C/C and high conductivity C/C comosites modified by ZrB2-ZrC-SiC nano-ceramics will be further studied, and the composition and micro-structure will be correlated with the mechanical properties, thermo-physical properties, oxidation and ablation resistance to clarify the oxidation and ablation resistance mechanism of the C/C and high conductivity C/C. The above research works in this project will helpful in terms of laying a solid foundation for the developing of high performance C/C composites, which exhibit long term oxidation resistance in a wild temperature range (600-1800 C) and short term protection above 1800 C. Profound theory and technology will also be provided as the outcome of this project to meet the impendence requirements for the high performance C/C composites in the aerospace field.
本项目针对表面涂层和基体改性技术在提高C/C复合材料抗氧化性上存在的问题,从制备炭材料的基本原料沥青入手,采用共裂解技术将B、Zr、Si等具有抗氧化性的杂原子引入沥青。以掺杂沥青作为浸渍剂或黏结剂,采用浸渍-炭化循环工艺或一次热压成型-炭化工艺制备ZrB2-ZrC-SiC复相陶瓷改性C/C和高导热C/C复合材料。研究共裂解工艺对沥青组成、微结构和性能的影响,建立它们的关联关系,揭示B、Zr、Si等杂原子的演变行为。在此基础上,进一步研究炭化工艺对ZrB2-ZrC-SiC改性C/C和高导热C/C复合材料组成和微结构的影响,将材料组成和微结构与其力学、热物理性能以及抗氧化、抗烧蚀性能相关联,阐明材料抗氧化抗烧蚀机理,为制备宽温域(600-1800 C)长时抗氧化以及高于1800 C短期防护的高性能C/C复合材料打下基础,同时为我国航空航天领域对高性能C/C复合材料的迫切需求提供理论和技术支持。

结项摘要

世界国防科技的发展对抗氧化抗烧蚀C/C复合材料提出了苛刻要求,高性能航空发动机热端部件需要全温域长寿命、抗氧化、抗冲刷、抗疲劳振动;高超声速飞行器热防护系统在服役过程中要承受严重的烧蚀、高质流强冲刷和大梯度热冲击。要在如此严酷的环境下正常使用,就必须解决C/C复合材料的高温氧化烧蚀问题。目前陶瓷改性C/C复合材料在1500℃以下的抗氧化问题已基本得到解决,1500-1800℃的短期防护也已取得突破,但在此温度范围内的长期抗氧化以及高于1800℃的短期防护仍然没有取得较大进展。. 在此背景下,本项目采用共裂解技术将B、Zr、Si等具有抗氧化性的杂原子引入其中,对沥青进行掺杂改性。在此基础上,以掺杂沥青作为浸渍剂,对炭纤维预制体进行多次浸渍和热解,通过原位反应在沥青炭基体中引入均匀弥散的超高温陶瓷相,成功制备了ZrB2-ZrC-SiC复相陶瓷改性C/C复合材料。系统研究了共裂解工艺条件对B-Zr-Si掺杂沥青组成、光学结构和性质的影响,揭示了共裂解过程中B、Zr、Si等杂原子的演变行为,优化了共裂解过程参数。在此基础上,进一步研究了高温热处理工艺条件对ZrB2-ZrC-SiC复相陶瓷改性C/C和改性高导热C/C复合材料组成和微观结构的影响,建立了材料组成和微结构与其在不同温度范围的抗氧化、抗烧蚀性的对应关系,阐明了ZrB2-ZrC-SiC纳米复相陶瓷改性C/C复合材料的协同抗氧化、抗烧蚀作用机理。. 本项目的研究成果为制备宽温域(600-1800℃)长时抗氧化以及高于1800℃短期防护的高性能C/C复合材料打下了坚实的基础,同时为我国航空航天领域对高性能C/C复合材料的迫切需求提供了深刻的理论和技术支持。

项目成果

期刊论文数量(8)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
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  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    中国陶瓷
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    朱传佳;董志军;张贤;刘树仙;李轩科
  • 通讯作者:
    李轩科
Synthesis and pyrolysis behavior of a soluble polymer precursor for ultra-fine zirconium carbide powders
超细碳化锆粉末可溶性聚合物前驱体的合成及热解行为
  • DOI:
    10.1016/j.ceramint.2015.02.039
  • 发表时间:
    2015-07
  • 期刊:
    Ceramics International
  • 影响因子:
    5.2
  • 作者:
    董志军;张贤;黄庆;张江;左小华;李文;袁观明;李轩科
  • 通讯作者:
    李轩科
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  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    中国陶瓷
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    董志军;左小华;张旭;袁观明;李轩科
  • 通讯作者:
    李轩科
Preparation of zirconium diboride powders by co-pyrolysis of a zirconium-containing organic precursor and polyborazine using a solution based method
采用溶液法共热解含锆有机前驱体和聚环硼氮烷制备二硼化锆粉末
  • DOI:
    10.1016/j.ceramint.2014.07.002
  • 发表时间:
    2014-11
  • 期刊:
    Ceramics International
  • 影响因子:
    5.2
  • 作者:
    Xian Zhang;Zhijun Dong;Qing Huang;Yanjun Li;Xu Zhang;Guanming Yuan;Xuanke Li
  • 通讯作者:
    Xuanke Li
包埋添加剂对SiC-ZrC涂层C/C复合材料结构和性能的影响
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    表面技术
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    董志军;黄锐;罗安安;刘树仙;袁观明;丛野;李轩科
  • 通讯作者:
    李轩科

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其他文献

海洋酸化和铜离子胁迫对海月水母碟状幼体的影响
  • DOI:
    10.5846/stxb202003060430
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    生态学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    王雷;彭赛君;董志军
  • 通讯作者:
    董志军
运用PCR-RFLP方法研究三亚鹿回头岸礁造礁石珊瑚共生藻的组成
  • DOI:
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  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    生物多样性
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    黄良民;董志军;李元超;黄晖;李秀保
  • 通讯作者:
    李秀保
酚作碳源的可溶性前驱体制备超细ZrC陶瓷粉体
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    中国陶瓷
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张贤;李艳军;董志军;张彩云;李轩科
  • 通讯作者:
    李轩科
B–Si–Zr掺杂炭材料的制备及其抗氧化性能
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    硅酸盐学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    左小华;董志军;袁观明;蔺少江;邓祥义;李轩科
  • 通讯作者:
    李轩科
HfB_2-WB_2-Si/SiC-SiC_(NW)复合涂层的制备及其抗氧化性能
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    中国表面工程
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    孟剑;董志军;张程;袁观明;丛野;张江;李轩科
  • 通讯作者:
    李轩科

其他文献

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董志军的其他基金

煤沥青光照诱导甲基化修饰结合溴化-脱溴可控调制高品质纺丝沥青及其碳纤维的制备
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2019
  • 资助金额:
    68 万元
  • 项目类别:
    联合基金项目

相似国自然基金

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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