Cr含量对炭/炭复合材料SiC/Al-Si抗氧化涂层的影响(英文)

采用料浆法在已制得SiC内涂层炭/炭(C/C)复合材料(SiC-C/C)表面,制备了不同Cr含量(质量分数分别为0%,31.85%,44.95%及55.57%)的Al-Si合金涂层。分别采用X射线衍射法(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)及1773K静态空气气氛中的恒温氧化试验,测试了所得涂层试样的微观结构及抗氧化性能。结果表明:Cr元素可以显著提高Al-Si合金涂层的抗氧化性能;Cr含量为44.95%的Al-Si合金涂层SiC-C/C复合材料试样在1773K空气气氛中氧化197h后的氧化增重为0.079%(质量分数)。     

新型SiC-MoSi2/Al-O-Ti炭/炭抗氧化复合涂层的制备及其性能研究

采用包埋和涂刷法制备出一种新型的炭/炭复合材料抗氧化涂层,它由自愈合内涂层、热膨胀系数匹配过渡层、氧阻挡层三层复合而成.用SEM,XRD对它的组分和形貌进行了表征,同时测试了涂层在1 000,1 300和1 400℃下的抗氧化性能和抗热震性能.实验结果表明:该涂层能在1 400℃下有效保护炭/炭材料达50 h以上,经过...     

炭/炭复合材料抗氧化抗热震铱涂层的研究进展

铱是航天领域1800 ℃以上炭/炭复合材料抗氧化抗热震涂层的首选材料。本文介绍了物理气相沉积、金属有机物化学气相沉积、熔盐电解沉积和双层辉光等离子沉积等4种主要制备铱涂层的方法,讨论了铱涂层与炭/炭复合材料基体之间过渡层的材料选择,总结了铱涂层的地面试车测试结果,分析了影响铱涂层寿命的因素,指出今后我国制备铱涂层的技术途径应采用熔盐电解沉积 (Electroformed Deposition, 简写为ED)、双层辉光等离子沉积 (Double-glow Plasma Deposition, 简写为DPD)方法。     

HfC改性炭/炭复合材料的烧蚀性能

采用金属盐溶液浸渍-TCVI(Thermal Gradient Chemical Vapor Infiltration)法制备了HfC改性炭/炭复合材料.通过氧-乙炔烧蚀实验测试了不同含量HfC改性炭/炭复合材料的抗烧蚀性能;利用DSC-TG,SEM,XRD分析了HfC的形成过程、材料烧蚀前后的微观形貌及物相组成.结果表明:HfC的加入降低了炭/炭复合材料的线烧蚀率,其中HfC含量为6.5%(质量分数,下同)的炭/炭复合材料的线烧蚀率最低.HfC具有抑制氧化及弥补缺陷的作用,从而降低了炭/炭复合材料的热化学烧蚀和机械剥蚀.     

HfC改性炭/炭复合材料的烧蚀性能

采用金属盐溶液浸渍-TCVI(Thermal Gradient Chemical Vapor Infiltration)法制备了HfC改性炭/炭复合材料.通过氧-乙炔烧蚀实验测试了不同含量HfC改性炭/炭复合材料的抗烧蚀性能;利用DSC-TG,SEM,XRD分析了HfC的形成过程、材料烧蚀前后的微观形貌及物相组成.结果表明HfC的加入降低了炭/炭复合材料的线烧蚀率,其中HfC含量为6.5%(质量分数,下同)的炭/炭复合材料的线烧蚀率最低.HfC具有抑制氧化及弥补缺陷的作用,从而降低了炭/炭复合材料的热化学烧蚀和机械剥蚀.     

炭/炭复合材料热膨胀性能的研究

利用热膨胀仪测定了炭/炭复合材料从室温到1300℃的热膨胀系数,研究了热处理温度、炭纤维取向和环境温度对炭/炭复合材料热膨胀性能的影响。结果表明由于热解炭是以层状的方式围绕炭纤维生长,所以其热膨胀各向异性,垂直于纤维方向的热膨胀大于平行于纤维方向的热膨胀。随着热处理温度的升高,炭/炭复合材料中具有乱层石墨结构的晶体有序度增加,石墨化度增大,石墨片层间的范德华作用力增强,热膨胀系数减小。随着环境温度的升高热膨胀系数先增大后减小,在1200℃有最大值。     

刻蚀对高碳马氏体不锈钢表面等离子渗铬层结合强度的影响

目的研究等离子体刻蚀工艺对高碳马氏体不锈钢表面渗铬层组织和结合强度的影响。方法首先利用微波等离子体化学气相沉积方法对8Cr17马氏体不锈钢表面进行四种不同工艺参数的刻蚀处理,然后利用双层辉光等离子体表面渗铬技术在刻蚀处理后的8Cr17不锈钢表面制备铬合金层。用扫描电子显微镜、激光共聚焦、辉光放电光谱仪和X射线衍射仪分别表征刻蚀表面形貌和渗铬层组织,用划痕仪测试渗铬层与基体的结合强度。结果氢和氢+氩等离子体刻蚀后,8Cr17不锈钢基体表面粗糙度增加,且含碳量减少。渗铬层由表面富Cr层、Cr_xC_y扩散层、基体组成,其物相主要包括Cr、Cr_(23)C_6、Cr_7C_3。表面经氢气刻蚀1 h和2 h后,形成的渗铬层厚度分别为7、7.5μm,氢气+氩气刻蚀1 h和2 h后,渗铬层厚度分别为8.1、9μm,其中氢气+氩气刻蚀1 h的基材表面渗铬层较致密,与基体结合牢固。结论等离子体刻蚀预处理可通过改变8Cr17钢表面的组织形貌,降低表面含碳量,增加扩散层厚度,提高渗层与基体的结合强度。     

C/C复合材料表面CoNiCrAlTaHfY/Co复合涂层的组织

在H2+Ar等离子刻蚀后的C/C复合材料表面进行等离子渗Co和CoNiCrAlTaHfY共渗复合处理,形成CoNiCrAlTaHfY/Co多元复合涂层,通过与刻蚀前后制备的CoNiCrAlTaHfY涂层对比分析,研究了刻蚀与Co过渡层对CoNiCrAlTaHfY/Co复合涂层组织、成分及结合强度的影响。结果表明,刻蚀前、后形成的CoNiCrAlTaHfY涂层厚度分别为10μm和14μm。刻蚀处理后,原棒状炭纤维与紧密包裹其的碳基体分别被刻蚀成针状和薄壁管,在炭纤维与基体碳之间形成孔隙,比表面积也相应增大,促进元素形核和扩散,使涂层与基体结合强度增加。在刻蚀表面与CoNiCrAlTaHfY多元涂层间增加Co过渡层,形成的CoNiCrAlTaHfY/Co复合涂层厚约30μm,复合涂层成分连续,组织均匀致密,由CrCoTa,Al2Ta,Cr2Ta,Alx Cry,Al Co2Ta,Co,AlxNiy组成,Co过渡层与CoCrAlTaHfYNi表层分别以三维岛状和柱状生长。CoNiCrAlTaHfY表层/Co过渡层/基体间的互扩散导致涂层与基体间的结合力明显提高。     

熔融渗硅对二维编制炭/炭复合材料摩擦特性的影响

为了改善航空刹车副用炭／炭复合材料的摩擦磨损性能，对二维编制C／C复合材料的摩擦机理进行了深入的研究；对比了试样渗Si后及渗Si前的实验结果，着重研究了试样不同的渗Si量对摩擦磨损行为及特性的影内。结果发现渗Si的试样比没有渗Si试样摩擦曲线线型好，并且摩擦试验过程中的振动现象也得到了解决。但摩擦因数随着所生成SiC含量的增加，由0．35→0.32→0．28呈下降趋势；磨损量随着所生成SiC含量的增加而增大；当有大量的不均匀的SiC颗粒生成时，C／C复合材料的摩擦表面将会被剥落，并从材料的微观性能及摩擦机理方面给予了深入的分析。     

工艺参数对Q235钢辉光等离子渗Cr渗层影响的研究

在不同电源、不同气压、不同温度工艺参数下对Q235钢表面进行辉光等离子渗Cr.用金相显微镜及扫描电镜观察渗层组织形貌,用能谱仪进行渗层Cr元素浓度分布测定,用X衍射仪进行物相分析.结果表明:不同电源渗Cr的渗层均出现反应扩散现象,渗层均为明显的柱状晶组织;脉冲电源渗Cr层厚度最大达到100 μm以上,表面Cr含量达到40%(w%)左右,渗层距表面10μm处Cr含量达到10%以上,渗Cr层成分分布明显好于直流电源和双辉双电源;脉冲电源渗Cr随气压的升高,渗层厚度及Cr含量先增大后减小,工艺条件下最佳气压值为30 Pa;脉冲电源渗Cr随着温度的升高Cr渗层厚度增加,渗层Cr浓度分布曲线随温度的升高由表面向内梯度变得平缓且浓度提高.     

Cf/SiC复合材料的氧化及抗氧化技术研究进展

连续碳纤维增强碳化硅陶瓷基复合材料（C_f/SiC）因其具有高比强、高比模、耐磨损、良好热稳定性以及耐高温等突出性能,成为航空、航天、高性能武器装备等高尖端领域极具潜力的热结构材料。但高温氧化是其工程应用上的弱点,会造成C_f/SiC复合材料性能的下降,直接影响到材料的使用寿命和安全性。分析C_f/SiC复合材料的氧化影响因素,从界面相、基体和表面涂层3个方面综述C_f/SiC复合材料高温抗氧化技术的研究进展,结果表明：不同的温度区间内C_f/SiC复合材料的氧化行为不同,而界面改性、涂层抗氧化和基体改性相结合是实现材料抗氧化的关键。     

表面硅化对C/C复合材料组织结构的影响

采用表面固相渗硅工艺在C/C复合材料表面制备SiC涂层 ,研究了制备工艺对涂层和C/C复合材料组织结构的影响。结果表明 :硅化反应时间对C/C复合材料的SiC涂层厚度影响不大 ;C/C复合材料组织中热解碳基体与碳纤维相比 ,更易与Si反应生成SiC ,说明碳纤维的稳定性高于热解碳 ,Si通过界面和材料缺陷扩散深入基体内部。     

Effect of Mo/Si Ratio on the Microstructure and Oxidation Resistance of Si-Mo Coating for C/C Composites

Oxidation protective Si-Mo coatings were prepared by pack cementation on the surface of C/SiC coated carbon/carbon composites. The influences of Mo/Si mass ratio in the pack powders on the microstructure and oxidation resistance of the coating were investigated. It showed that with the Mo/Si ratio increasing from 0.1 to 0.4, the MoSi2 proportion and the dimension of cracks in the coating increased, and the oxidation protective ability of the coated specimens firstly increased and then decreased. The coating...     

激光熔覆Ni3Al/Cr3C2复合材料耐磨性能研究

采用激光熔覆技术在304不锈钢基板上制备了Ni_3Al合金和Ni_3Al/Cr_3C_2(25%,质量分数)复合材料耐磨涂层,分析了Ni_3Al合金和Ni_3Al/Cr_3C_2熔覆层的显微组织、硬度和耐磨性能。结果表明,Ni_3Al/Cr_3C_2熔覆层显微组织由基体γ'-Ni_3Al相和原位自生M_7C_3(M=Cr,Fe)型碳化物组成,且细小M_7C_3弥散分布于γ'-Ni_3Al基体。与Ni_3Al合金熔覆层相比较,Ni_3Al/Cr_3C_2熔覆层显微硬度提高了约4000 MPa。650℃时,Ni_3Al/Cr_3C_2熔覆层磨损量仅为对比材料蠕墨铸铁的28%左右,表明Ni_3Al/Cr_3C_2复合材料熔覆层具有良好的耐磨性能。     

W-SiC-C/C复合材料制备及等离子烧蚀性能

目的提高C/C复合材料在超高温下的抗烧蚀性能。方法采用化学气相沉积法,在C/C复合材料表面制备SiC过渡层,然后以惰性气体保护等离子喷涂工艺在带有SiC过渡层的C/C材料表面制备W涂层,研究所制备的W-SiC-C/C复合材料的微观形貌与结构特征。以200 kW超大功率等离子焰流,考核W-SiC-C/C材料的抗烧蚀性能,并与无涂层防护的C/C材料进行对比分析。结果W涂层主要为层状的柱状晶结构。W涂层与SiC过渡层、过渡层与基体界面呈镶嵌结构,结合良好。SiC过渡层阻止了W、C元素相互迁移与反应。在驻点压力为4.5 MPa、温度约5000 K、热流密度为36 MW/m²的烧蚀条件下,当烧蚀时间小于10 s时,涂层对C/C材料起到了较好的保护作用,W涂层发生氧化烧蚀,基体未发现烧蚀,平均线烧蚀率为0.0523 mm/s;当烧蚀时间超过15 s后,涂层防护作用基本失效,基体C/C材料发生烧蚀现象。结论以W涂层、SiC过渡层为防护的C/C复合材料,能够适用于短时间超高温的烧蚀环境,如固体火箭发动机等。W涂层的熔融吸热、氧化耗氧以及SiC过渡层的氧化熔融缓解涂层热应力和氧扩散阻碍的联合作用,提高了C/C材料的抗烧蚀性能。     

SiC_P尺寸对铜基复合材料抗氧化性及磨损性的影响

采用粉末冶金法制备了SiC粒径分别为10、20和40μm的SiCP./Cu复合材料,对复合材料的抗氧化性和耐磨损性进行了研究,并对磨损形貌进行了观察.结果表明,在氧化温度为400～700℃时,SiCp/Cu复合材料的抗氧化性优于纯铜,粒径为20μm的SiCp,/Cu复合材料的抗氧化性最优.复合材料的磨损性能也随SiCp粒径的变化发生明显改变,在载荷≤100N时,SiCp粒径增大有助于提高复合材料的耐磨性,其磨损机制主要是磨粒磨损;随着载荷的增加,大粒径SiCp易于破损,复合材料磨损率剧增,其磨损机制是磨粒磨损及剥层磨损的复合作用.     

等离子渗Mo提高TiAl基合金抗高温氧化性能的研究

研究了等离子渗Mo处理对Ti-46.5Al-1.0V-2.5Cr(原子分数)合金抗高温氧化性能的影响。结果表明:等离子渗Mo处理能显著提高TiAl基合金的抗高温氧化能力,这主要是因为TiAl基合金经等离子渗Mo处理后在表面形成含Ti-Al-Mo的致密合金层,该致密合金层具有良好的抗高温氧化性能。     

Oxidation Resistance of a Cr0.50Al0.50N Coating Prepared by Magnetron Sputtering on Alloy K38G

A Cr_0.50Al_0.50N coating has been prepared by a reactive-magnetron-sputtering method on alloy K38G. The coating possesses mainly the B1 type with a small amount of B4-type crystal structure phase. Isothermal oxidation tests were performed at 900–1,100 °C for 20 h by thermogravimetric analysis (TGA) in air. The results reveal that the coated samples have much lower mass gain than that of the bare alloy. The parabolic rate constants of the coated samples decrease by 2 orders of magnitude compared with the bare alloy at 1,000 and 1,100 °C. During the oxidation of the coated samples below 1,000 °C, the main oxide is Cr₂O₃, but above 1,000 °C, the scale changes to α-Al₂O₃. The observed oxidation behaviors demonstrate that the Cr_0.50Al_0.50N coating can provide good protection against corrosion over a wide temperature range.     

超音速大气等离子喷涂TiB2-SiC涂层的抗氧化性及耐熔盐腐蚀性能

采用超音速大气等离子喷涂制备全包覆TiB₂-SiC涂层,研究了TiB₂-SiC涂层在400和800 ℃的氧化性能,并探究其氧化机理。对TiB₂-SiC涂层在900 ℃下的抗铝熔盐腐蚀性能进行研究,并探讨其耐熔盐腐蚀机理。结果表明,超音速大气等离子喷涂制备的TiB₂-SiC涂层具有良好的抗氧化性,在400 ℃的氧化速率常数为1.92×10^-5 mg²·cm^-4·s^-1,在800 ℃的氧化速率常数为1.82×10^-4 mg²·cm^-4·s^-1。超音速大气等离子喷涂制备的TiB₂-SiC涂层在900 ℃下具有良好的抗熔盐腐蚀性能,熔盐腐蚀后TiB₂-SiC涂层都保持致密结构,未发生涂层的开裂及剥落。