利用等离子喷涂制备C/C复合材料表面耐烧蚀抗氧化涂层的研究进展

随着科技的发展,人类对热防护材料的性能有了更高要求。C/C复合材料是材料领域中重点开发的一种新型轻质高温结构材料,高温下具有优异的力学性能,成为航空航天、洲际弹道导弹等超音速飞行器的理想候选材料,但成型周期长、生产成本高、高温下抗氧化性差的缺点限制了其广泛应用。通过等离子喷涂技术制备的抗氧化涂层展现出经济、高效、便捷的优势,极具发展潜力与战略意义。近年来,等离子喷涂制备C/C复合材料表面耐烧蚀抗氧化涂层的研究主要集中在涂层与基体的界面优化、不同材料喷涂工艺参数的摸索、复相涂层的制备等方面。本文从这些方面对等离子喷涂耐烧蚀抗氧化涂层的研究进展进行了详细的总结与归纳。     

C/C复合材料等离子喷涂含MoSi_2高温抗氧化涂层的研究及展望

C/C复合材料作为高温结构材料,高温易氧化的缺点限制了其在航空航天领域的应用。涂层法是解决该材料高温易氧化的有效手段。主要介绍了C/C复合材料等离子喷涂含MoSi_2高温抗氧化涂层的原理、发展情况及研究现状,并且提出了等离子喷涂在当前制备含MoSi_2高温抗氧化涂层研究中存在的问题和今后潜在的发展方向。     

等离子喷涂制备热障涂层的研究进展

等离子喷涂是制备热障涂层最常用的技术。综述了大气等离子喷涂、超音速等离子喷涂、低压等离子喷涂制备热障涂层的研究进展,分析了这3种制备技术的优缺点,并对等离子喷涂制备热障涂层的发展趋势进行了展望。     

液相等离子喷涂制备纳米涂层的研究进展

液相等离子喷涂是当今纳米涂层制备技术的研究热点.根据液相前驱体的特性将其分为悬浮液、有机或无机溶液、溶胶,并比较了它们的优缺点和介绍了其研究进展;综述了该技术在SOFC、光催化、新一代热障涂层和超耐磨耐蚀涂层等方面的应用进展.机理研究、前驱体的制备和工艺优化将是该技术今后主要的研究方向.     

等离子喷涂制备碳化硼涂层

通过X射线衍射分析、光电子能谱仪和扫描电镜来分析等离子喷涂制备的碳化硼涂层的相组成和显微结构,用气孔率和显微硬度来表征涂层基本的性能．实验结果表明;对普通大气喷枪加以改进后,所得到的碳化硼涂层同国外采用高压等离子喷涂所得到的碳化硼涂层相比,具有更小的气孔率（3％～4％）和相接近的显微硬度（H_v＞28GPa）     

等离子喷涂法制备炭/炭复合材料硅酸钇涂层研究

采用等离子喷涂(Atmospheric plasma spraying,APS)法在炭/炭复合材料碳化硅(SiC)内涂层表面制备了硅酸钇涂层。分别采用XRD和SEM分析了所得涂层的微观结构,并测试了带有SiC/硅酸钇复合涂层的炭/炭复合材料试样在1500℃静态空气中的抗氧化性能。结果表明:通过调节喷涂粉料中的SiO2和Y2O3的摩尔比,可制得Y2SiO5、Y2Si2O7、Y2Si2O7/Y2SiO5和Y4Si3O12/Y2Si2O7/Y2SiO5四种不同结构的硅酸钇涂层;1500℃氧化73h后,SiC/Y4Si3O12/Y2Si2O7/Y2SiO5涂层试样的氧化失重速率相对较低,仅为1.01×10-4g.cm-.2h-1。     

超音速等离子喷涂制备ZrB_2-SiC基涂层C/C复合材料的氧化烧蚀性能研究

采用包埋法、超音速等离子喷涂结合化学气相沉积工艺在C/C复合材料表面制备了SiC/ZrB_2-SiC/SiC复合涂层。借助XRD和SEM等测试手段对所制备复合涂层的微观结构进行表征,采用恒温氧化实验及氧乙炔烧蚀实验考察涂层复合材料的高温抗氧化和抗烧蚀性能。结果表明,所制备涂层复合材料在900,1100,1500℃均具有较好的高温抗氧化性能,涂层氧乙炔烧蚀60 s后,质量烧蚀率和线烧蚀率分别为-0.05 mg/s和0.56μm/s。表明所制备的ZrB_2-SiC基复合涂层在为C/C复合材料提供良好的抗烧蚀保护的同时,可对材料提供较宽温度范围的抗氧化保护。     

液料等离子喷涂制备功能涂层的研究进展

液料等离子喷涂主要包括溶液前驱体等离子喷涂和悬浮液等离子喷涂两种,简要介绍了液料等离子喷涂的原理与特点,着重描述了液料等离子喷涂技术在制备热障涂层、生物陶瓷涂层、光催化涂层、固体氧化物燃料电池阳极涂层和气敏涂层方面的最新研究进展。液料等离子喷涂不仅解决了传统等离子喷涂的细粉输送难题,还具有工艺流程简单、沉积效率高和涂层结构精细等优点,特别适合于先进功能涂层的设计与制备。     

等离子体预处理的炭/炭复合材料等离子喷涂制备羟基磷灰石涂层

为了提高等离子喷涂法所制羟基磷灰石涂层与炭/炭复合材料的结合力,采用氩气等离子体预处理结合等离子体喷涂法在炭/炭基体表面制备羟基磷灰石涂层,采用扫描电镜、X射线衍射仪、红外光谱仪、划痕仪等研究羟基磷灰石涂层的形貌、相组成以及羟基磷灰石涂层与基体的结合力。结果表明:采用或不采用等离子体处理炭/炭复合材料,羟基磷灰石涂层形貌和相组成接近,羟基磷灰石涂层的临界载荷分别为14.0 N、8.9 N,前者比后者临界载荷提高了57.3%。采用等离子体处理可提高等离子体喷涂羟基磷灰石涂层与炭/炭复合材料基体的结合力。     

等离子喷涂制备HA/ZrO2复合涂层

采用等离子喷涂技术,在Ｔｉ－６Ａｌ－４Ｖ基体上成功地制备了羟基磷灰石／氧化锆（ＨＡ／ＺｒＯ_２）复合涂层,对涂层的微观结构、相组成和结合强度进行了研究,并以模拟体液试验评估涂层的生物活性．结果表明,复合涂层具有较为均匀的微观结构．ＨＡ／ＺｒＯ_２复合涂层的结合强度明显高于 ＨＡ涂层, ＨＡ／６０ ｗｔ％ ＺｒＯ_２涂层的结合强度高达 ２８．５ＭＰａ,为 ＨＡ涂层的 ２．２倍．复合涂层在模拟体液中浸泡一段时间后,表面覆盖一层碳酸磷灰石（ｃａｒｂｏｎａｔｅ－ａｐａｔｉｔｅ）,表明涂层具有良好的生物活性．     

超音速等离子喷涂涂层耐磨性能研究进展

从超音速等离子喷涂工艺特点和涂层耐磨性能方面综述了超音速等离子喷涂耐磨涂层的研究进展.总结了超音速等离子喷涂技术在航空航天、石油机械等零部件制造和修复中的应用,并展望了超音速等离子喷涂的发展方向.     

C/C复合材料表面等离子喷涂ZrB_2基涂层沉积残余应力仿真分析

在C/C复合材料表面采用等离子喷涂ZrB_2基陶瓷涂层是提高复合材料抗氧化性能的理想途径。为有效防止热裂纹的产生、设计性能更优的材料,基于数值模拟,通过合理的模型,采用间接顺序热结构耦合,可预测涂层在沉积过程中由于热失配引起的宏观残余应力的大小和分布。结果表明,径向应力是残余应力的主要表现形式;较厚的粘结层能够有效缓解材料的热物性差异;涂层的厚度为0. 5 mm时能够保证涂层表面不会因为受压而开裂的情况下在界面处的残余应力较小;涂层体系的材质倾向于导热系数较高、热膨胀系数较低的ZrB_2-30%SiC(体积分数)材料,以保证涂层在边缘不会有太大的拉应力而产生翘曲。     

悬浮液等离子喷涂制备羟基磷灰石纳米生物涂层研究进展

悬浮液等离子喷涂(SPS)作为一种新兴的喷涂方法,能够制备均匀、缺陷少的生物涂层。介绍了SPS制备羟基磷灰石(HA)纳米生物涂层的原理,总结了烧结区和致密区组织的形成机制,分析了悬浮液在飞行过程中的液滴演化,讨论了不同工艺参数对SPS制备HA生物涂层的影响,揭示了HA涂层沉积机理,概括了SPS制备HA生物涂层的力学性能、抗菌性能、细胞相容性和体外生物活性等性能。     

C/C复合材料SiC/W-Mo-Si抗氧化复合涂层研究

为了防止C/C复合材料高温氧化,采用两步包埋法在其表面制备SiC/W-Mo-Si抗氧化复合涂层,研究了促渗剂B2O3和制备温度对该复合涂层在1500℃静态空气中防氧化能力的影响.结果表明,在第一步包埋粉料中含有B2O3会增加SiC过渡层缺陷含量,降低单一SiC涂层和复合涂层抗氧化性能.第二步包埋制备外涂层的适宜温度为2 250℃,所形成的复合涂层结构致密,有良好的自愈性和优异的抗氧化性能.能在1 500℃保护C/C复合材料抗氧化170 h以上.产生穿透性裂纹是涂层失效的主要原因.     

等离子喷涂纳米陶瓷涂层的研究进展

等离子喷涂纳米陶瓷涂层是目前纳米涂层领域的研究热点之一.综述了国内外等离子喷涂纳米陶瓷涂层的研究现状,指出了目前用等离子喷涂技术制备纳米陶瓷涂层所面临的难题,展望了等离子喷涂技术在制备纳米陶瓷涂层方面的发展前景.     

等离子喷涂制备ZrB2-MoSi2复合涂层及其抗氧化性能

采用喷雾干燥与真空烧结技术制备出不同MoSi₂含量的ZrB₂-MoSi₂球形团聚粉末, 并以平均粒径为30 μm的ZrB₂-MoSi₂团聚粉末为原料, 利用大气等离子喷涂法在C/C复合材料表面制备包覆完整的ZrB₂-MoSi₂复合涂层, 借助XRD、SEM等对涂层的组织结构以及涂层的抗氧化性能进行了研究。结果表明: ZrB₂-MoSi₂涂层结构均匀致密, 结合强度达到7.2 MPa。适当含量的MoSi₂, 可以提高涂层的抗高温氧化性能; ZrB₂-40wt%MoSi₂涂层C/C复合材料试样在1500℃静态空气中氧化9 h, 失重率仅为1.7%, 涂层具有良好的自愈合能力, 表现出优异的抗高温氧化性能。     

等离子喷涂HA涂层的制备工艺优化与表征研究进展

从喷涂工艺的改进、涂层物相表征与性能检测、喷涂过程的数学模拟以及生物学评价等几个方面概述了近几年在生物医用材料表面等离子喷涂羟基磷灰石涂层的最新研究进展.并在分析评价的基础上展望了等离子喷涂法制备羟基磷灰石涂生物活性涂层的发展趋势.     

大气等离子喷涂制备莫来石涂层的性能

采用大气等离子喷涂制备莫来石涂层,对涂层进行了热震试验。以OLYCIA m3图像分析软件测定涂层孔隙率,以MH-5-VM型显微硬度仪测定涂层硬度,依照ASTMC633-79标准测定涂层结合强度,以X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)表征涂层的相组成和微观形貌。结果表明,莫来石涂层主要由变形颗粒、未熔融粉末及少量孔隙组成,涂层中没有微观裂纹;涂层中含有莫来石晶体和部分非晶态玻璃相;热震过程中,涂层中的非晶转变为晶态莫来石,同时伴随应力释放,导致涂层出现微观裂纹。     

C/C复合材料表面生物活性涂层的研究进展

C/C复合材料继承了碳材料固有的生物相容性,具有优异的力学性能,尤其是其弹性模量与人骨相当,且该材料的三维多孔结构有利于细胞的进入、生长和发育,因此在骨修复和骨替代方面有较好的应用前景。但C/C复合材料亲水性能较差,且为生物惰性材料,因此改性C/C复合材料表面生物活性被广泛研究。本文综述了近年来在C/C复合材料表面制备不同生物活性涂层的研究进展,并提出存在的问题和未来展望。