碳/碳复合材料SiC–HfSi_2–TaSi_2抗烧蚀复合涂层

采用包埋技术在碳纤维增强碳(carbon fiber reinforced carbon,C/C)复合材料表面制备了碳化硅-硅化铪-硅化钽(SiC-HfSi2-TaSi2)抗烧蚀复合涂层.采用氧已炔火焰烧蚀试验评价了. C/C复合材料样品的抗烧蚀性能.通过X射线衍射分析、扫描电镜观察及能谱分析研究了SiC-HfSi-TaSi2作为 C/C复合材料抗烧蚀涂层的表面和断面相组成、元素分布及形貌.结果表明:由于烧蚀过程中生成的Hf02,Ta205具有高温稳定性,使得该涂层表现 出良好的抗烧蚀性能,在3 000℃下烧蚀20s后,线烧蚀率为0.009 mm/s,质量烧蚀率为0.003 85 g/s.     

碳/碳复合材料表面MoSi2-SiC复相陶瓷涂层及其抗氧化机制

对MoSi2-SiC复相陶瓷涂层的显微形貌、相组成及成分进行了观察与分析,考察并研究了有涂层的碳／碳复合材料在1650℃以下温度的等温氧化性能,以及涂层的结构与组成对抗氧化性能的影响,阐明了涂层的抗氧化过程及机理,并进一步提出了合理的涂层结构。结果表明,碳／碳复合材料表面MoSi2-SiC复相陶瓷涂层的抗氧化性能取决于氧在涂层中的扩散过程。     

碳/碳复合材料表面MoSi2-SiC复相陶瓷涂层 及其抗氧化机制

对MoSi     

C/C复合材料ZrB2-SiC涂层的微观结构及烧蚀性能研究

采用包埋法在密度为1.63g/cm~3的C/C复合材料上制备了不同ZrB_2含量的ZrB_2-SiC复相陶瓷涂层,考察了不同配比包埋粉料对涂层微观结构和抗烧蚀性能的影响。结果表明,当包埋粉料中ZrB_2质量分数为50%时,涂层ZrB_2含量最多,氧乙炔烧蚀60s时,其线烧蚀率、质量烧蚀率最低,分别为5.3×10~(-4) mm/s和2.1×10~(-3)g/s;在烧蚀过程中,SiC氧化产物SiO_2发生了相变,形成玻璃态,吸收大量热量。玻璃态的SiO_2相包裹着ZrO_2相,使得在烧蚀过程中,有效降低了烧蚀火焰冲击对ZrO_2造成的损失,ZrO_2导热系数低,是一种优异的热障材料,从而降低了复合材料烧蚀率。     

碳/碳化硅复合材料上莫来石涂层的制备及氧化行为

以正硅酸乙酯[(C2H5)4SiO4,ethyl orthosilicate,TEOS]和硝酸铝[Al(NO3)3·9H2O]为原料,制各了莫来石(3Al2O3·2SiO2,mullite)溶胶,用浸涂法在碳磁化硅(Cf/SiC,下角f表示纤维,下同)上制备3Al2O3·2SiO2涂层(mullite coating,MC).对Cf/SiC和Cf/SiC MC进行了等温-氧化实验,并研究了两者的氧化规律.结果表明:Cf/SiC和Cf/SiC MC的氧化都可以划分为3个主要阶段:θ＜700℃;700℃＜θ1000℃;1000℃＜θ1200℃.在各个阶段,控制氧化速率的机理各有不同,Cf/SiC MC的氧化质量损失比Cf/SiC的低50%左右,表现出较好的抗氧化性能.     

碳/碳复合材料高温抗氧化涂层的研究进展

抗氧化涂层体系主要用于高温长时间抗氧化的情况,是当前研究的重点。文章主要对复合涂层体系进行了综述,重点阐述了双层复合涂层、多层复合涂层、梯度复合涂层和晶须增韧复合涂层,并对目前涂层体系存在的不足及今后研究的方向进行了阐述。     

防热抗烧蚀复合材料研究进展

简述防热抗烧蚀复合材料的应用和烧蚀机理,着重介绍防热抗烧蚀复合材料的研究进展,包括硅基、酚醛基、聚芳炔基和碳基复合材料,评价了当前常用的模拟烧蚀试验方法,指出了防热抗烧蚀复合材料的发展方向。     

SiC改性C/C复合材料的制备及其烧蚀性能

采用超声波震荡法将SiC微粉添加到二维针刺碳毡预制体中,利用热梯度化学气相浸渗工艺沉积热解碳制备了SiC改性碳纤维增强碳基(carbon fiber reinforced catbon,C/C)复合材料.借助x射线衍射与扫描电子显微镜检测和观察材料的微观结构,利用氧-乙炔烧蚀实验测试材料的抗烧蚀性能.结果表明:SiC微...     

固渗+EB-PVD法制备炭/炭复合材料防氧化复合涂层研究

制备出了SiC/SiC-Al2O3-Y2O3炭/炭复合材料防氧化复合涂层,该复合涂层的内层SiC基涂层采用料浆固渗法制备,SiC-Al2O3-Y2O3外层涂层采用大功率电子束物理气相沉积法。研究表明,电子束物理气相沉积法能达到较好的沉积效果,在制备过程中形成了柱状晶结构的涂层,使得涂层具有更高的应变容限,涂层非常均匀致密。用SEM、XPS和EDS等分析方法分析了涂层的防氧化机理。结果表明:在制备过程和氧化过程中,涂层内会发生复杂的物理和化学变化,生成硅酸盐氧化物,显示出电子束物理气相沉积法在制备炭/炭复合材料防氧化涂层方面独特的优势。     

2-D叠层炭/炭复合材料失效机理的研究

根据二维（2－D）炭／炭（C／C）复合材料存在的几种基本的失效模式，即基体开裂，分层，纤维断裂与脱粘，分别对其在拉伸载荷，剪切载荷及单轴压缩载荷下的失效机制的国内外一些研究成果进行综合评述，并给出了目前主要采用的一些失效分析方法，对2－D叠层C／C复合材料力学性能的研究具有普遍意义。     

碳纤维增强碳复合材料表面多层复合涂层中SiC和TiC内层的比较

采用包埋法制备了碳纤维增强碳(carbon fiber reinforced carb on composites,C/C)复合材料表面多层涂层,包括SiC,TiC内层,SiC,TiC中间层以及SiC+TiC复合外层。利用场发射扫描电镜和X射线衍射对其表面和断面的结构进行研究。结果显示:和TiC内层相比较,SiC内层较厚而且致密,具多孔结构且和C/C复合材料结合紧密;TiC内层较薄且和C/C复合材料结合松散。制备的SiC+TiC复合外层由SiC,TiC和Ti3SiC2组成。     

烧结温度对防氧化涂层性能影响研究

研制了一种以磷酸盐涂层和陶瓷涂层相结合的新型复合防氧化涂层,针对不同的烧结温度研究了这种复合涂层的防氧化性能。结果表明：在700℃静态氧化30h后,800℃烧结的复合涂层试样的氧化失重率最小,为0．99％,经过900℃、3min←→室温、2min30次和1100℃、3min←→室温、2min10次连续热震后,其氧化失重率仅为0．31％,氧化速率为1．34×10^-7g·cm^-2·s^-1。SEM观察结果显示不同烧结温度制备的涂层表面微观形貌明显不同,800℃烧结的涂层表面完整致密,氧化后涂层仍然保持完好,没有脱落,说明该涂层与炭基体的结合性能以及热稳定性能良好,适合作为飞机炭刹车副的防氧化涂料。     

生命周期评价法在炭/炭复合材料制备中的应用研究

生命周期评价法(LCA)是指用数学物理方法结合实验分析对某一过程、产品或事件的资源、能源消耗，以及废物排放、环境吸收和消化能力等环境负担性能进行评价，以定量确定该过程、产品或事件的环境合理性及环境负荷量大小的一种新型研究方法。输入／输出法是LCA中的一种重要方法，本研究利用该方法对炭／炭(C／C)复合材料两种制备工艺(等温和热梯度化学气相渗透)中的资源、能源消耗以及污染物排放进行了定量评估。结果表明，与热梯度工艺相比，等温化学气相渗透法消耗了更多的资源、能源，给环境造成了严重的负荷，等温化学气相渗透法需改进，热梯度化学气相渗透工艺有广阔的应用前景。     

炭/炭复合材料在 X射线下可视化处理研究

炭／炭复合材料作为种植体在X射线下几乎是透明的，通过在炭／炭复合材料中添加金属钨可以解决炭／炭复合材料在X射线下的可视化问题。用浸渍法将可溶性钨酸盐浸渍到炭／炭复合材料的孔隙中，300℃下将钨酸盐转变成三氧化钨，在540～660℃下、氢气气氛中将三氧化钨还原成金属钨。研究结果表明，用浸渍法可将可溶性钨酸盐浸渍到炭／炭复合材料的孔隙中，将浸入炭／炭复合材料中的钨酸盐还原成金属钨可以在一定程度上改善炭／炭复合材料在X射线下的可视性。经过10次可溶性钨酸盐浸渍处理后，炭／炭复合材料中的金属钨含量可达到3．23％．在X光片中表现出的密度与人牙标本的根部近似。     

碳/碳化硅摩阻复合材料的研究进展

碳/碳化硅是近年来发展起来的一种新型高性能陶瓷基摩阻材料,具有密度低,抗氧化性好,摩擦性能高且性能稳定等一系列优点,在高速列车、飞机和重型汽车等高能载制动领域具有广泛的应用前景.反应性熔体浸渗法是制备碳/碳化硅摩阻复合材料的有效途径.从碳/碳化硅摩阻复合材料的设计出发,深入分析了反应性熔体渗透过程的热力学条件,Si-C反应体系的基本特征以及动力学规律.针对短纤维模压和三维针刺等两种典型C/SiC复合材料的制备过程,对材料的微结构特征和摩擦磨损性能进行了系统论述.同时,对红外热成像、X射线透射和工业CT等先进工程检测方法在碳/碳化硅摩阻复合材料构件上的应用进行了分析.     

新型炭／陶复合材料电热性能研究

实验选取高岭土作为陶瓷基体,以不同含量的鳞片石墨和碳化硅作为导电原料,充分利用炭材料优异的导电、导热性及耐高温性能和陶瓷材料优异的抗氧化性及机械强度,经混合、模压成型和烧结工艺制备出炭／陶复合电热材料。采用XRD和SEM对其物相组成和微观形貌进行分析表征,并对其通电发热性能以及抗氧化性能等进行了测试。研究了石墨以及碳化硅的含量对复合材料电热性能的影响,并对电热机理进行了初步的分析研究。本研究所制备的炭／陶复合材料具有优异的电热性能,在低电压下（10V）即可迅速升温,并在较高温度下保持相对稳定。研制的样品中最高发热温度可达631℃。通过将炭材料和陶瓷材料复合,可有效改善炭材料的抗氧化性,使其氧化失重温度升高200℃左右。