一种轧机轴承零件渗碳热处理工艺，将轧机轴承零件以渗碳深度从外至内依次划分为表层、次表层、芯层，依据表层、次表层、芯层深度及含碳量要求，渗碳工艺分为升温期、强化期、可靠期、增寿期、保护期；其中升温期碳势设置为0.6%，强化期、可靠期、增寿期、保护期碳势均设置维持在1.0%以上，且依次逐期升高，且最高碳势不高于1.25%；渗碳过程中通过调整各个周期的碳势，在保证表层不形成粗大碳化物组织的同时，确保轧机轴承零件有足够的渗碳深度及相应的含碳量；本发明渗碳热处理工艺实施后生产的轧机轴承，经实际使用检验，完全满足了高端板带轧机轴承的使用工况需求，使用寿命及可靠性已超过国际知名品牌，使国内轧机轴承质量达到国际先进水平。

摘要: 碳化硅因其高硬度和良好的耐磨性而成为一种重要磨料。在碳化硅制备过程中往往会产生一些超细的碳化硅粉体，无法达到磨料使用要求。本文以所制备的硅铝溶胶作为粘结剂与碳化硅微粉进行混合、制粒、烧结，以获得可用作磨料的碳化硅粉体。通过激光粒度、XRD、SEM对样品进行表征发现：硅铝溶胶作为结合剂能有效结合碳化硅微粉，增大碳化硅颗粒粒径。硅铝溶胶浓度和烧结温度对样品粒径均有一定影响，溶胶浓度和烧结温度升高可以增大样品的粒径，但浓度过高对于粒径增加有限反而影响制粒，在溶胶浓度为10 wt%、烧结温度1300℃达到最优效果。

使用不同粒径的SiC和亚微米Al2O3添加剂制备重结晶烧结碳化硅并表征其物相组成、微观形貌、孔径分布和耐压性能,研究了亚微米Al2O3对重结晶碳化硅的作用机制。结果表明,在亚微米Al2O3作用下,重结晶碳化硅的烧结过程可分为液相烧结和重结晶烧结两个阶段。在液相烧结过程中高活性的亚微米Al2O3促进了液相的形成,使SiC的传质方式由扩散传质演变为粘性流动传质。在重结晶烧结温度SiC的传质以蒸发-凝聚为主,形成含铝气相并与SiC固溶促进了6H-SiC向4H-SiC晶型的转变。引入亚微米Al2O3后,重结晶碳化硅材料的孔径分布由单峰分布转变为多峰分布,其中孔径较小的特征峰对应重结晶烧结形成,而较大孔径的特征峰则来源于液相烧结的形成；同时,随着保温时间的延长SiC晶粒生长发育更为完全,由不规则颗粒状转变为较规则六方结构。但是,体积密度的下降、SiC晶粒尺寸不均一以及材料孔径的多峰分布使其耐压强度降低。

在1060系铝基体表面镀镍碳纤维作为增强体,进行真空热压扩散制备出碳纤维/铝复层材料。研究了制备工艺参数(加热温度、保温时间、压力大小)和碳纤维体积分数对碳纤维/铝复层材料的微观组织、界面结合、性能强度和断口形貌的影响。结果表明：碳纤维与铝基体界面结合良好,镀镍层与铝基体在碳纤维附近反应生成的Al3Ni阻止了铝基体与碳纤维之间生成脆性相Al4C。随着碳纤维体积分数的提高,材料的抗弯强度先提高后降低。

研究了扩散退火对碳钢热浸镀铝镀层微观组织的影响, 特别是在1000℃扩散退火后镀铝钢的磨损性能, 并探讨了磨损机理。结果表明, 在低于900℃的温度下扩散退火后的镀层均含脆性相Fe2Al5, 在1000℃退火后的镀层其物相全部转化为韧性相FeAl和Fe3Al, 且与基体具有良好的冶金结合。随着温度从室温升高到200和400℃, 磨损率显著下降, 达到一个极低的水平。在室温下镀铝钢的磨损率随着载荷的增加快速升高, 在200℃磨损率几乎不随载荷变化, 平均磨损率为4.2×10-6 mg/mm, 在400℃、载荷50-200 N条件下磨损率略低于200℃对应载荷下的磨损率, 但在250 N时磨损率快速升高。这表明, 镀铝钢在200-400℃具有优异的耐磨性。其高耐磨性源于在磨面形成了厚度为1-2 μm、含大量Al2O3和Fe2O3及少量W、Mo的氧化物的摩擦氧化层, 主要磨损机制为氧化轻微磨损。但是当载荷达250 N时摩擦层因不稳定而剥落, 导致镀层剥落, 使基体发生塑性挤出。

先用湿法纺丝制备聚醚砜(PES)多孔纤维并进行湿法抄造制备出四种不同面密度的PES多孔纤维网纱(PESV)，用真空辅助树脂灌注成型(VARI)制备出聚醚砜多孔纤维网纱层间增韧碳纤维/环氧复合材料。研究了PES多孔纤维在环氧树脂的溶解行为以及复合材料的Ⅰ型层间断裂韧性(GIC)和Ⅱ型层间断裂韧性(GⅡC)、层间剪切强度和弯曲性能，并分析了复合材料层间断裂的微观形貌。结果表明,固化温度为180℃时，PES多孔纤维完全溶解在环氧树脂中；PESV面密度为31.6 g/m2时CF/EP复合材料的GIC和GⅡC最佳，分别提高了54.4%和62.2%。其原因是，PES多孔纤维在环氧树脂中溶解后相分离形成了PES/环氧树脂的两相结构，改善了层间韧性；PESV面密度为21.9 g/m2时，复合材料的层间剪切强度、弯曲强度和弯曲模量也分别提高了2.9%、4.0%和7.7%。

研究了等离子体表面改性和等离子体接枝改性碳纤维/环氧树脂基复合材料界面的不均匀性。层间剪切强度(ILSS)测量及其偏差评估的结果表明，在相同等离子体条件下，等离子体表面改性对ILSS的提升率只有8.6%，而等离子体接枝改性的提升率高达37%；但是，接枝改性ILSS的离散程度比较高。扫描电镜、金相显微镜和红外光谱分析的结果进一步表明，接枝改性可通过取代反应将较多的活性基团键接在碳纤维表面从而更容易实现界面提升，但是接枝层的不均匀及其产生的纤维粘连使ILSS的离散程度提高。

使用热膨胀仪等手段研究了稀土对Fe-C和Fe-C-Si-Mn低碳钢连续冷却过程奥氏体-铁素体相变温度和等温过程相变动力学的影响。结果表明，添加微量的RE元素可显著降低连续冷却过程中先共析铁素体相变的开始点温度。同时，添加微量稀土还能改变等温过程中的铁素体相变动力学：RE元素通过抑制碳扩散减缓了Fe-C-(RE)合金整个相变过程的相变速率；而对于Fe-C-Si-Mn合金，RE通过抑制C元素扩散和改变晶界能的双重作用，使其相变孕育期延长和相变初始阶段速率降低，但是提高了相变中后期的速率。

在碳纤维表面自聚合沉积多巴胺对其改性，制备出碳纤维增强尼龙6复合材料(CF/PA6)。使用扫描电镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)、接触角测量仪、傅里叶红外光谱(FTIR)以及X射线光电子能谱仪(XPS)等手段表征碳纤维的表面形貌、粗糙度、润湿性和化学结构，研究聚多巴胺(PDA)沉积时间对复合材料界面力学性能的影响。结果表明：经过改性处理的碳纤维表面被一层均匀的PDA薄膜覆盖，显著提高碳纤维的表面活性、表面粗糙度和化学键能，也极大地提高碳纤维与尼龙6树脂基体之间的界面相容性。PDA沉积16 h的复合材料其界面结合强度最高，层间剪切强度达到31.7 MPa比改性前提高72.3%，弯曲强度达到308.2 MPa比改性前提高56.9%。

用超声辅助溶液燃烧合成技术制备双层碳包覆的Na3V2(PO4)3 (NVP)钠离子电池正极材料，并对其电化学性能进行深入的研究。结果表明，双层碳包覆在NVP颗粒表面，由内自外分别为无定形硬碳和石墨烯。石墨烯添加量为5.0%(质量分数)的碳包覆NVP复合材料具有优异的电化学性能，在1 C倍率下充放电其初始比容量为117 mAh·g–1，循环300圈后容量的保持率为79%，在10 C倍率下其放电比容量高达100 mAh·g–1。这种正极材料电化学动力学性能的提高，源于均匀的双层碳包覆结构及其构建的三维电子传输通道。

基于分子动力学的Vashishta势函数研究了碳化硅纳米压痕受载诱导产生的位错环演变特征、相变转化数额和接触力学性能，分析了极端使役温度对其亚表层损伤行为和接触力学性能的影响。结果表明：碳化硅材料亚表层损伤主要以位错形核、位错堆积和位错滑移方式发生塑性变形，接触时的位错环历经位错形核、位错环生成增大、位错环繁衍增殖和位错环脆断等四个阶段。较高的使役温度，使碳化硅材料的最大承载性、硬度、杨氏模量和接触刚度曲线呈类抛物线趋势下降。其主要原因是，温度越高碳化硅晶格点阵越容易摆脱原子键能的束缚而产生晶格点阵缺陷

以Cu-C拼接靶为靶材，用高功率脉冲磁控溅射制备出4种Cu含量(原子分数)低于10%的Cu掺杂非晶碳(a-C: Cu)薄膜，研究了Cu含量对a-C:Cu薄膜组分结构、电学性能以及载流子输运行为的影响。结果表明：随着非晶碳中Cu含量的提高，a-C:Cu薄膜中sp2-C的含量提高、团簇尺寸增大、薄膜电阻率、透过率和光学带隙均减小，费米能级向价带偏移。Cu含量为2.77%和3.88%的样品在150~250 K的载流子输运机制为Mott型三维变程跳跃传导，在250~350 K则为热激活传导；而Cu含量(原子分数)为5.4%和7.28%的样品在150~350 K均为Mott型三维变程跳跃传导。掺入Cu，可控制非晶碳薄膜的光学和电学性能。

以不同石墨化度的中间相沥青基碳纤维为基底磁控溅射构筑Cf/Al界面,研究了不同石墨化度Cf/Al界面微观结构的演变,并与聚丙烯腈碳纤维比较揭示了Cf/Al界面的损伤机制。结果表明：随着石墨化处理温度的提高中间相沥青基碳纤维的石墨微晶尺寸增大、取向度和石墨化度提高,Cf/Al界面的反应程度降低和碳纤维损伤减少。不同石墨化度Cf/Al界面的损伤决定于初始缺陷的数量和后续裂纹在碳纤维内部的增殖和扩展。在2400℃和2700℃石墨化处理使裂纹更容易在中间相沥青基碳纤维石墨微晶片层间扩展,去除镀层后纤维损伤比聚丙烯腈碳纤维分别高5.19%和3.70%；在3000℃石墨化处理后,化学惰性较大的中间相沥青碳纤维使界面反应产生的缺陷数量大幅度减小,去除镀层后纤维的损伤比聚丙烯腈碳纤维低1.85%。

通过控制沉积时间制备S5-C/ZrC-SiC、S15-C/ZrC-SiC、S30-C/ZrC-SiC和S50-C/ZrC-SiC等不同热解碳界面层厚度的复合材料,研究了不同热解碳界面层厚度C/ZrC-SiC复合材料的密度与微观组织、烧蚀性能的变化规律及其机理。结果表明：随着热解碳界面层厚度的增大,C/ZrC-SiC复合材料SiC基体含量、密度和气孔率不断降低,但是裂解ZrC基体的含量表现出先降低而后增大的变化规律。S30-C/ZrC-SiC复合材料20 s短时间氧乙炔烧蚀性能最优,其质量烧蚀率和线烧蚀率分别-0.84 mg/s和3.00 μm/s；但是S15-C/ZrC-SiC复合材料长时间循环60 s烧蚀性能最优,其质量烧蚀率和线烧蚀率分别为1.22 mg/s和3.80 μm/s。其原因是,C/ZrC-SiC复合材料20 s氧乙炔烧蚀作用机理主要为机械冲刷,而C/ZrC-SiC复合材料的第二次60 s氧乙炔烧蚀发生了由机械冲刷向热物理和热化学烧蚀机理的转变。

采用磁控溅射技术对碳纳米管膜进行表面金属化处理,制备了导电性能优异的碳纳米管/金属复合薄膜,其电导率为纯碳纳米管膜的10倍(碳纳米管膜电导率为300 S·cm-1)。以这种复合薄膜为集流体组装的柔性锂离子电池,具有比以纯碳纳米管膜作为集流体更优异的倍率性能(5 C倍率下比容量仍可保持132.6 mAh·g-1)、大倍率循环性能(5 C倍率200圈循环后仍具有74.4%的容量保持率)和更大的输出电流(0.4 A)。

将4"-正戊基-4-氰基联苯(5CB)液晶与液晶4-[反式-4-[(E)-1-丙烯基]环己基]苯腈以5∶1的比例混合,并将预处理的碳纳米管分别与5CB单晶和混晶复合,测试两种掺杂碳纳米管的液晶的光电和介电性能。结果表明:碳纳米管的掺入影响了液晶体系的阈值电压和介电各向异性,其中介电各向异性的增幅最高达到4.671%,并且展曲弹性常数也有所增大；碳纳米管的掺入也影响液晶体系的响应时间和粘滞系数,其中粘滞系数的降幅最高达到25.131%。实验还表明,混晶的介电各向异性高于单晶,且其响应时间和粘滞系数的降幅均比5CB单晶明显。混晶的更大优势是,与碳纳米管复合、改善复合体系的物理参数和显示性能。同时,理论研究结果表明,碳纳米管与液晶分子的结合能介于液晶分子与液晶分子、碳纳米管与碳纳米管之间,并且在液晶分子的诱导下碳纳米管产生诱导偶极矩,印证了碳纳米管掺杂可提高液晶的介电各向异性、降低其响应时间的实验结果。

以天然棉纤维为模板用一步热解法在氮气气氛中原位制备纳米铜碳复合材料(NCCC)，再以浸泡了硫酸铜的棉纤维为热解碳源、以商业纳米铜和微米铜为铜源原位制备了碳包覆纳米/微米铜。使用TEM、XRD和Raman等手段对其表征，研究了这种材料的稳定性。结果表明，NCCC是一种典型的具有碳包覆纳米铜核壳结构的材料；用原位热解法制备碳包覆金属纳米/微米材料，进一步证实棉纤维热解气氛为碳源及原位还原剂。验证了碳包覆材料的抗氧化性：碳壳的形成使NCCC暴露在空气中180 d或水中35 d后仍保持铜和氧化亚铜的物相组成；受碳壳保护的商业纳米铜，暴露空气中120 d仍未氧化。

在5% H2+95% N2气氛下，还原CoFe2O4纳米粒子制备了CoFe2O4-Co3Fe7纳米粒子；以焙烧黄麻纤维得到的多孔碳纤维为碳源用水热法将CoFe2O4纳米粒子负载到多孔碳中，制备出CoFe2O4/多孔碳。使用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、透射电子显微镜、拉曼光谱仪、同步热分析仪等手段对材料进行表征，并使用矢量网络分析仪测量了复合材料的电磁参数和微波吸收性能。结果表明，CoFe2O4-Co3Fe7纳米粒子和CoFe2O4/多孔碳的微波吸收性能明显优于CoFe2O4纳米粒子。CoFe2O4-Co3Fe7纳米粒子的有效频宽(反射损耗<-10 dB的频率宽度)可达4.8 GHz。CoFe2O4/多孔碳的有效频宽可达6 GHz，覆盖了整个Ku波段(12~18 GHz)。这些材料优异的微波吸收性能，可归因于合适的介电常数、大的介电损耗、多孔结构以及介电损耗和磁损耗的协同作用。

以碳纳米球(CNSs)为核、六氯环三磷腈(HCCP)和氨基二苯砜(DDS)为桥梁和接枝剂制备一种碳纳米球基氮-磷-硫复合阻燃剂(CNSs-H-D)并表征其形貌结构和热稳定性，研究了这种复合阻燃剂对环氧树脂(EP)的阻燃性能和机理。结果表明：合成的CNSs-H-D是直径为80 nm的球状颗粒，热稳定性优异；CNSs-H-D添加量(质量分数)为5%的CNSs-H-D/EP，其LOI从EP的20.0%提高到27.5%，阻燃等级为V-2级，热释放速率峰值和火灾危险性指数比EP分别降低16.8%和42.2%；CNSs-H-D可显著提高EP的热稳定性和成炭性，CNSs-H-D/EP的初始分解温度比EP高40℃，高温残炭量提高了144.7%。CNSs-H-D/EP具有典型的凝聚相阻燃机理，其炭层的致密性和连续性好，初始失重温度比纯EP的炭层高190℃，800℃的剩余质量高达94.5%。

基于化学气相沉积制备三维多孔多壁碳纳米管(MWNTs)海绵，在其内均匀填充聚二甲基硅氧烷(PDMS)制备出碳纳米管/聚二甲基硅氧烷复合薄膜。复合PDMS的碳纳米管海绵保持着自身的三维结构，成为导电网络和力学骨架；均匀填充的PDMS使复合薄膜具有较高的拉伸性能。碳纳米管与聚二甲基硅氧烷之间的协同作用，使MWNTs/PDMS复合薄膜具有良好的力学强度(3.7 MPa)、拉伸性(207%)和弹性。MWNTs/PDMS复合薄膜对应变有稳定可靠的响应，应变为10%、20%、50%、80%和100%时电阻变化率(△R/R0)分别为0.9%、1.4%、2.3%、3.5%和4.6%，灵敏因子(GF)为别为0.09、0.07、0.046、0.044和0.046。MWNTs/PDMS复合薄膜的性能具有良好的稳定性，不受拉伸速度和循环次数影响。同时，MWNTs/PDMS复合薄膜还保持了碳纳米管和PDMS的疏水能力。