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1、 回庐 2 0 0 3 年第3卷第 2 期 创新研究群体：李铁虎乔生儒张秋 禹 许斌杨琴谢钢 林起浪宋士华赵勇 研究方向：高性能碳 碳复合材料的工艺理论与应用基础研究 St u d y o n p r o c e s s t he o r y a nd a p pl i e d b a s i s f o r hi g h p e r f o r ma nc e c a r bo n c a r b o n c o mpo s i t e s 研究群体的构成 1 李铁虎教授研究方向为碳 石墨材料及碳 碳复合材料的制备工 艺、功能碳 碳复合材料 的开发与应 用、碳 碳复合材料用高性能沥青的 改性
2、工艺。所负责的课题组共有四名 教师(教授一名(博士生导师)、副教 授二名、高级工程师一名)、博士生九 名、硕士生三名。在“2 l l 工程”及 学校的支持下引进多台设备。目前 实验室拥有小型“真空-压力”浸渍 罐、碳化炉、石墨化炉、C VD炉各一 台：高温性能测试装置一套、高温热 膨胀仪一台、高温显微镜一台、材料 试验机一台：薄膜旋转烘箱一台、延 度测试仪一台、高温流变仪一台：粉 碎、搅拌、模压、层压、筛分设备各 一套。研究目标是采用新型催化技术 及纳米技术逐步解决困扰我国航空 碳 碳复合材料制备中的五大关键技 术问题：工艺简化技术：低成本化技 术：综合抗氧化技术：性能稳定化技 术：绿色制造技
3、术。2 乔生儒教授研究方向为碳 碳复合材料的快速制造工艺、超高温 复合材料的力学性能及表面强化与防 护。所负责 的课题组共有三名教师(博士生导师两名、副教授一名)两 名实验室工作人员(工程师一名助 理工程师一名)博士生七名硕士生 三名。在总装备部的支持下从独联 体国家引进多台试验设备。目前实验 室 拥有 国 内唯 一 的外热 式 超高 温(2 2 0 0)蠕变、疲劳、拉伸、弯曲 试验机设备总价值4 5 0万元。研究 目标是将目前研制的碳 碳复合材料 的快速制造成熟技术、钢和铸铁表面 强化技 术推广应用于国防和 民用工 业研制出低成本纳米炭管并对碳 碳、碳 碳化硅及高温合金的高温强 度和材料寿命
4、进行预测。3 许斌教授研究方向为碳 碳 复合材料用煤沥青浸渍剂和中间相碳 微球的制备工艺。所负责的课题组共 有教师三名(教授一名、副教授 一 名、工程师一名)、硕士生六名。在有 关部门的资助下引进多台设备。目 前实验室拥有热天平一台、高温粘度 仪一台、高压反应釜一台、高温偏光 显微镜一台、脱硫设备一套、离心机 一台、紫外光谱仪一台。研究目标是 开发高性能的碳 石墨材料及碳 碳复 合材料用煤沥青浸渍剂、高模高强碳 纤维用中间相沥青同时为工业化生 产高性能煤沥青系列产品提供可行的 工艺路缘 4 张秋禹教授研究方向为碳 碳复合材料用耐热性树脂的制备。所 负责的课题组共有教师四名(教授一 名、副教授一
5、名、讲师一名、工程师 一名)、博士生三名、硕士生八名。在“2 l l”工程资助下实验室引进多台 设备。目前实验室拥有傅立叶 红外 光谱仪一台、液相色谱仪一台、差示 扫描量热仪一台、差热分析仪一台、紫外光分度计一台。研究目标是开发 高性价比的碳 碳复合材料用耐热性 树脂、高效吸波剂的同时加强复合结 构吸波材料的研究工作为现役飞机 实施隐身技术开辟一条有效而现实可 一一一。维普资讯 http:/ 行的途径。主要学术成绩、创新点 及科学意义 1 李铁虎教授完成和在研有关 碳 碳复合材料方面的省、部、国家 级课题1 4 项获省、部级科技成果奖 3 项于1 9 9 5 年获陕西省教委科技进 步一等奖、1
6、 9 9 7 年获陕西省科技进步 二等奖、1 9 9 8 年获航空工业科技进步 三等奖、1 9 9 8 年获航空基础科学基金 二等奖。其 中“碳 碳复合材料的基 体改性及其工艺理论”获1 9 9 7 年陕西 省科技进步二等奖。在碳 碳复合材 料的工艺理论方面有独到见解。在国 内首次采用成本低廉、工艺简便、易 与工业生产配套的交联催化法，将普 通的工业用中温煤沥青改性为碳 碳 复合材料用优质基体前驱体在增加 沥青的交联程度和C H原子比的基础 上使沥青的残碳率、残碳强度、耐 热温度等性能得到了显著提高：在改 性后的沥青中发现大量的中间相沥青 小球体，这种方法将传统的高温热聚 合反应转化为低温聚合
7、反应，避免了 高温下中间相沥 青小球体的融并现 象：提出并采用“二次抽气”新工 艺对传统的低压浸渍碳化工艺进行 改进无须增加新的装置就可在常 规设备上制备出性能价格比较高的碳 碳 复合材料。特别是首次提 出了与“二次抽气”工艺相适应的浸渍增密 新规律一一三分之二法则；在基体改 性碳 碳复合材料的晶体结构中发现 了石墨新晶型一一立方石墨提出并 验证了“立方石墨可使碳 碳复合材 料 的高温抗氧化性提高”的观点；研 究了基体改性碳 碳复合材料在高温 下的氧化规律提出了与之相适应的 氧化三段理论。2 乔生儒教授主持和参与完成 国家自然科学基金三项航空基金3 项。其中“碳 碳复合材料 的高温蠕 变性能研
8、究”获1 9 9 5 年航空科技进步 三等奖“碳 碳复合材料用高温炉的 研制”获 1 9 9 2年航空科技进步三等 奖。1 9 9 7 年主持的国家自然科学基金 项目“沥青中间相外磁场使中间相取 向后碳 碳复合材料 的界面”已完 成。2 0 0 0 年 l 1 月主持完成 的航空 基金“低成本电解碳 碳复合材料快 速致密化技术”通过了国防科工委主 持和组织的鉴定，鉴定认为“总体达 到国际先进水平”，同时还申报了国家 发 明专 利 申请号0 0 1 1 3 7 6 2 X。此 外曾以主要参加人参与八五国防重 点预研项目“碳 碳复合材料在军机 上的应用”，九五国防重点预研项目“耐高温抗氧化长寿命碳
9、 碳化硅的 应用研究”这两项研究最终均评为“A级，o 3 许斌教授主持完成煤炭科学基 金1 项、冶金科学基金2 项、横向课 题1 2 项。其中煤炭科学基金项目“煤及其衍生物制取新型碳 碳复合 材料的基础研究”通过煤炭科学基金 成果鉴定：冶金科学基金项 目“碳 碳复合材料用煤沥青中间相碳微球制 取机理研究”亦通过有关部门鉴定。对高性能碳 碳复合材料的制备及其 粘结剂和浸渍剂的开发研究在国内 改性沥青粘结剂和高性能浸渍剂沥青 研究方面处于前列其创新在于将煤 沥青的生产加工与煤沥青的各种应用 融为一体 根据高性能碳 碳材料对 煤沥青提出的不同性能要求对煤沥 青生产用原料和生产工艺进行开发研 究巧妙地
10、将高碳化学理论、液相碳 化理论与煤沥青的结构性能及其在材 料领域的应用联系起来。4 张秋禹教授主持完成航空基金 2 项，航天创新基金1 项。研制了高 性能碳 碳复合材料用耐热性树脂，其创新在于给碳 碳复合材料提供一 种性能稳 定、工 艺简便 的基体前驱 体。又研制了一种新型轻质宽频电磁 复合材料吸波剂，其创新在于给碳 碳复合材料结构隐身提供 了一种轻 质、高效的复合吸波剂。该项研究成 果将在航空 隐身领域得到广泛 的应 用具有重大的军事应用背景。还研 制了碳 碳复合材料表面抗烧蚀应用 研究。其创新在于解决了有关武器装 备燃气烧蚀的关键技术。以上研究均 涉及军事秘密，目前尚未申请鉴定及 4 7
11、维普资讯 http:/ 2 0 0 3 年第3 卷第2 期 报奖。学术带头人简介 李铁虎教授，博士生导师博士 后学历 中国复合材料学会理事。1 9 8 2年7月毕业于湖南大学化工系碳 素材料专业，本科毕业论文题目是“基体添加剂对碳材料石墨化性能的 影响”。1 9 8 8 年毕业于武汉科技大学 材料系，硕士毕业论文题目是“碳纤 维表面处理对碳 碳复合材料性能的 影响”1 9 9 3 年毕业于西北工业大学 材料系，博士论文题目是“基材改性 碳 碳复合材料的制备、结构与性能 研究”1 9 9 5 年从西北工业大学航空 宇航技术博士后流动站毕业。博士后 研究报告题目是“航空发动机用碳 碳复合材料的基体
12、改性工艺研究，且 本科毕业后在兰州碳素厂工作3年 专门从事碳 碳复合材料用沥青材料 的改性研究。二十年来，先后主持和参与了冶 金 工业部、航空工业部、航天工业 部、圜防科工委、陕西省、西安市等 科技攻关项目及航空基金、航天基金 国防预研基金、国家自然科学基金、陕西省自然科学基金，全国博士后科 研基金等l 4 项研究课题这些课题的 研究内容几乎都涉及到沥青改性及碳，碳复合材料的工艺研究对碳，碳复 合材料的基本实验技能及实验手段、方法较为熟悉。先后在 材料研究学 报、复合材料学报、(宇航材料工 艺、兵器材料科学与工程、(机械 工程材料、高技术通讯、(西北工 业大学学报、(C a r b o n)、
13、碳素、(炭素技术等期刊上发表有关碳 碳复合材料方面的论文4 0 余篇其中 l 9 篇(次)被 E I 、(s C I 、I A A 、(C A ，(日本科技文献速报 收录 有6 篇被国内外其他论文作者引用，并兼任中国金属学会(炭素技术杂 志编委和中国复合材料学会理go 有 关碳 碳复合材料的研究成 果，于1 9 9 5 年获陕西省教委科技进步 一等奖、1 9 9 7年陕西省科技进步二等 奖、l 9 9 8 年获航空工业总公司科技进 步三等奖。在碳 碳复合材料的工艺 理论方面有独到见解，如提出了“二 次抽气”新工艺。总结出浸渍增密新 规律一三分之二法则，发现了碳 碳 复合材料中的石墨新 晶型一立
14、方石 墨，提出并验证了“立方石墨可使碳 碳复合材料的高温抗氧化性提高，的 观点还研究了基体改性碳 碳复合 材料在高温下的氧化规律。提出了与 之相适应的氧化三段理论。研究骨干简介 1 乔生儒教授现年5 5岁 博士生导师。中国机械工程学会高温 材料及强度委员会委员中国航空学 会第六届材料工程专业分会材料性能 表征与检测专业委员会委员；中国航 空工业总公司第二届力学性能检测人 员资格鉴定委员会委员。1 9 7 0。年毕业 于西北工业大学材料科学专业1 9 8 2 年又在该校同一专业研究生毕业获 工学硕士学位1 9 9 8 年破格晋升为副 教授，1 9 9 5 年聘为教授1 9 9 6 年聘为 博士生
15、导师。1 9 9 0年在苏联乌克兰科 学院作为访问学者一年。研究碳 碳 复合材料。1 9 7 8 年到1 9 8 6 年主要研 究高温合金，1 9 8 7 年至今主要研究碳 复合材料及超高温复合材料。至今申 请专利7 项发表论文7 5 篇。主编教 材一部，参编教材4 部均以出版。主 持和参 与完成 国家 自然科学基金 三 项航空基金3项。曾以主要参加人 参与八五 国防重点项目“碳 碳复合 材料在军机上的应用，九五国防重点 预研项目“耐高温抗氧化长寿命碳 碳化硅的应用研究 这两项研究最终 均评为“A级 获省部级科技进步三 等奖四项。2 许斌教授现年3 9 岁。中 国电工学会碳-石墨材料学术委员会
16、 委员、(炭素科技主编、(炭素、(炭素技术、(新型炭材料编委。1 9 8 3 年毕业于湖南大学化工系碳素材 料专业1 9 8 6 年毕业于武汉科技大学 获硕士学位1 9 9 8 年毕业于北京煤炭 科学研究总院 获有机 化工博士 学 位1 9 9 9 年进入西北工业大学材料科 学与工程博士后流动站。曾负责煤炭 科学基金项目“煤及其衍生物制取新 型碳 碳复合材料 的基础研究”并通 48 维普资讯 http:/ 过煤炭科学基金成果评议。负责冶金 科学基金项目“碳 碳复合材料用煤 沥青中间相碳微球制取机埋研究”负 贯 横向课题 l 0多项 发表有 关论文 3 0多篇。3 张秋禹教授。现年3 7岁。1
17、9 8 7年本科毕业于北京化工学院 1 9 9 0年硕士毕业于北京化工学院并获 硕士学位。1 9 9 9年博士毕业于西北工 业大学并获博士学位。1 9 9 7年晋升为 副教授2 0 0 0年被破格提升为教授。主要研究领域为高性能碳 碳复合材 料用耐热性树脂的制备。在近几年中 还承担了原位复合材料、有机 无机 磁性复合材料等多项课题的研究工 作：主持航空基金2项、航天基金 I 项、横向课题6 项。参与自然科学基 金一项：发表论文5 0 余篇。参加编写 教材3 部。主编讲义2 部：获省部级 科技进步三等奖 l 项、陕西省教委科 技进步三等奖 l 项。研究群体的主要 论文论著目录【1 T i e h
18、 u L i Z h e n g Ya n g,X i u L i n Z h e n g 1 9 9 3，Hi g h t e mp e r a t u r e o x i d a t i o n res i s t a n c i mp r o v e me n t o I c a r b o n c a r b o n c o mp o s i t e C a r bo n 3 l(8)：l 2 4 3 1 2 4 7 【2 许斌 1 9 9 3 英汉炭素材料词典，湖 北科学技术出版社【3 T i e h u L i，Xi u l i n Z h e n g 1 9 9 5，Ox i d
19、 a t i o n b e h a v o u r o f ma t r i x-mo d i fi e d c arbo nc a r b o n compo s i t e s a t h i g h t e m p e r a t u r e C arb o n，3 3(4)：4 6 9-4 7 2 【4】李铁虎，杨 峥，郑修麟1 9 9 5 碳 碳复合材料中的立方 石墨初探 高技 术通讯 5(8)：4 1-4 3 【5 Qi a o S h e n g r u，Z h o n g S h a o r o n g，B a i S h o n g 1 9 9 7 T h e i n t
20、e rna l f ri c t i o n o I u n i d i r e c t i o n a l C C co mpo s i t e s f a b r i c a t e d i n a ma g n e t i c fie l d Carbo n，3 5 0)：3 8 9-3 9 2 【6 乔生儒，曾燮榕，白世鸿 1 9 9 7 复 合材料细观力学性能，西北工业大学 出版社【7 1 B a i S h i h o n g，Qi a o S h e n g r u，Z h o n g S h a o r o n g 1 9 9 9 I n fl u e n c e o f l
21、o a d in g r a t e a n d s p e c i me n h e i g h t o n fle x u r a l s t r e n g t h o f A1 2 03 at h i g h t e mpe r a t u r e s ACT A MET AL L URGI CA S I NI CA1 2 (1)：3 3-3 6 【8 Z h o n g S h a o r o n g，Qi a o S h e n g r u,B a i S h o n g 1 9 9 9 Te n s i l e t e s t i n g o f C C c o mpo s i
22、t e s at h i g h t e mper a t u r e ACTA ME T A L L UR G I C A S I N I C A，1 2(1)：9 4-9 9 【9 S u L i h o n g，Q i a o S h e n g r u 2 0 0 1 S y n t h e s i s an d p r o p e r t i e s o f h i g h-p e r f o r manc e an d g o o d wa t e r-s o l u b l e me l a mi n e-f o r ma l d e h y d e r e s i n J o
23、u ma l Ap p l i e d p o l y me r s c i e n c e，8 1：3 2 6 8-3 2 7 1 【l 0】林起浪，李铁虎 2 0 0 1 二乙烯基 苯-煤沥 青C O P N A树脂的合成与性 能研究 西北工业大学学报 1 9(4)：5 6 2 5 6 6 拟开展的研究工作 本研究群体的研究骨干由四位教 授(其中博士生导师2名)构成。李 铁虎教授的研究方 向为碳 石墨材料 及碳 碳复合材料的制备工艺、功能 碳 碳复合材料的开发与应用、碳 碳 复合材料用高性能沥青的改性工艺：乔生儒教授的研究方向为碳 碳复合 材料的，央 速制造工艺、超高温复合材 料的力学性能
24、及表面强化与防护：许 斌教授的研究方向为碳 碳复合材料 用煤沥青浸渍剂和中间相碳微球的制 备工艺：张秋禹教授的研究方向为碳 碳复合材料用耐热性树脂的制备。这 四位教授的研究方向相辅相成。互相 补充。因此。本研究群体的研究方向定 为：高性能碳 碳复合材料的工艺理 论与应用基础研究。具体包括：1 碳 碳复合材料用基体沥青的 改性技术研究：2 碳 碳复合材料用耐热性树脂 合成技术研究：3 碳 碳复合材料的低压浸渍工 艺技术研究：4 碳 碳复合材料的快速致密化 工艺技术研究：(下转第 l 0页)囊 4 9 维普资讯 http:/ 2 0 0 3年第 3卷第 2期 科技攻关项目、我国首台(4 0 0 M
25、W 自 循环蒸 发冷却水轮 发电机组 于 l 9 9 9年 1 2月6日在李家峡水电站正 式投产发电。(李家峡水电站特大吨位 预应力锚索试验获得成功为我国 大吨位、大孔径、超深度岩锚施工技 术开拓了新领域。(非量测像机进行数 字摄影测量的方法成功的应用于李 家峡、长江三峡等工程中取得了良好 的经济效益以上两个项目均通过专 家的技术鉴定其技术水平达到国际 改进水平。另外在科技开发基金支持下完 成了具有先进技术水平的(高寒地 区 R C C现场施工工艺研究、(黑泉面板 堆石坝施工技术)等技术：完成 了 水工隧洞地质超前预报技术)、(钢 纤维混凝土的应用研究、(辐射式缆 机改造研究等应用技术项目。以
26、上 重大科技项目的顺利开展促进了我 局科技开发基金的使用、新技术的开 发、新成果的推广应用工作。四、鼓励 为工程建 设提 合理化建议，积极开展群众 性的技术进步活动 在施工和管理工作中。我局各单 位紧紧围绕在建工 程中出现的急、难、特等施工技术问题。鼓励为工 程 建设提合理化建议积极开展群众性 的技术进步活动取得了一定成效。l 0 从龙羊峡工程开始，我局坚持每卜 2 年进行一次合理化建议活动。每年为 企业带来4 0 0-5 0 0万元的经济效益和 显著的社会效益。为加快电站建设 降低工程造价提高工程质量和经济 效益做出积极贡献。另外利用一切宣传工具和手 段加大对优秀科技人才事迹的宣传 力度 弘
27、扬和宣传他们无私奉献精神 和业绩。运用(青海水力发电)专业 技术期刊努力为技术工作者提供技 术交流的园地直到发现人才和宣传 人才、造就理论与实践工作全方位发 展的技术人才提高技术工作者的综 合素质的作用。五、存在问题 我局在技术进步工作方面做的一 些工作。虽然取得了一些成绩但与 国内外先进施工企业及我局立足市场 竞争的需求还有一定差距。随着同行业竞争的不断加剧我 们觉得施工项目对先进技术信息的要 求和对先进技术信息的及时传递要 求越来越高要满足这一要求还有较 大差距。我局与其它施工局、与其它 行业和各施工单位之间的技术信息交 流工作很少。今后应加强技术情报和 信息传递工作及时掌握国内先进的 施
28、工技术、工艺、材料、设备等为 二级单位提供及时、准确的实用信 息。另外，企业在形成核心技术方面 还没有一个系统的、可操作的规划：在与国内外先进技术的比较方面也没 有明确及时的对比办法。这些也需要 上级领导部门和社会 各界的大力支 持。综上所述我局各级领导和广大 科技工作者的任务还很重也需要向 兄弟施工单位进行交流学习。把技术 进步工作作为一项长期的战略任务来 抓不断加快我局科技进步的步伐。(上接第4 9页)5 碳 碳复合材料的综合抗氧化技术研究：6 碳 碳复合材料结构隐身技术研究；7 碳 碳复合材料的加工工艺及损伤修复技术研究：8 碳 碳复合材料的超高温性能及其表征研究。本研究群体的奋斗 目标：逐步解决困扰我国航空碳 碳复合材料制备工 艺 f I 的五大关键技术问题：_丁艺简化技术；低成本化技术；综合抗氧化技 术：性能稳定化技术：绿色制造技术，并在第四代战斗机关键部件上得到应 用，使我 的武器装备走上一个新台阶。(推荐单位：中国工程图学会；供稿单位：中国科协学会学术部)w，“一 维普资讯 http:/