SiC涂层对C/C复合材料高温氧乙炔焰烧蚀性能影响

采用化学气相反应法在C/C复合材料表面制备抗氧化SiC涂层,借助X射线衍射仪、扫描电镜及能谱等分析手段,研究涂层的结构;通过氧乙炔焰烧蚀试验考察SiC涂层对C/C复合材料高温耐烧蚀性能影响。结果表明:SiC涂层可明显提高C/C复合材料的高温短时耐烧蚀性能,经过20 s的高温氧乙炔焰烧蚀后,C/C复合材料试样的线烧蚀率和质量烧蚀率分别为13μm/s和6.6 mg/s,SiC涂层试样的线烧蚀率和质量烧蚀率分别为22μm/s和0.5 mg/s;在烧蚀中心区,涂层试样的烧蚀以升华分解为主,同时还伴有氧化烧蚀和微区机械剥蚀;在烧蚀过渡区,涂层的烧蚀机制以热氧化和燃气冲刷为主;而在烧蚀边缘区,涂层的烧蚀则主要表现为弱氧化烧蚀。     

一种新型的SiC-ZrB_2涂层包覆C/C复合材料的制备及烧蚀性能（英文）

利用两步工艺结合泥浆烧结法和化学气相反应法在C/C复合材料表面制备了一种新型的SiC-ZrB_2涂层。SiC-ZrB_2涂层由分散的ZrB_2相和连续的SiC相组成,涂层与C/C复合材料基体结合较好。与C/C复合材料相比,SiC-ZrB_2涂层包覆C/C复合材料试样具有更好的抗烧蚀性能。SiO_2-ZrO_2陶瓷层的阻氧作用、气态氧化产物的散热以及ZrO_2的钉扎作用是涂层试样具有良好抗烧蚀性能的主要原因。     

等离子喷涂制备ZrB_2-SiC涂层及其抗氧-丙烷焰流烧蚀性能

为提高C/C复合材料的抗高温烧蚀性能,利用大气等离子喷涂技术在C/C复合材料表面制备ZrB_2-SiC复合涂层,并对其进行抗高温氧-丙烷焰流烧蚀试验。采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)及能谱分析仪(EDS)对涂层的物相成分、微观形貌等进行检测分析。结果表明:大气等离子喷涂能在C/C复合材料表面制备出均匀致密的ZrB_2-SiC复合涂层,涂覆有ZrB_2-SiC涂层的C/C复合材料分别承受1 600、1 700和1 800℃的氧-丙烷焰流烧蚀300 s后依次增重0.63%、0.76%和0.71%,而烧蚀600s后试样质量烧蚀率分别为9.42×10~(-5)、2.04×10~(-4)和1.04×10~(-3)g/s。ZrB_2-SiC涂层显著提高了C/C复合材料的抗烧蚀性能,涂层氧化生成的玻璃态SiO_2能有效填充孔隙。直到SiO_2耗尽,涂层烧蚀后的孔洞成为环境中的氧进入基体的通道,导致基体烧蚀。     

C/C复合材料大气等离子喷涂mullite/ZrB_2-MoSi_2涂层抗烧蚀性能（英文）

采用大气等离子喷涂技术(APS)在C/C复合材料表面制备了mullite/ZrB_2-MoSi_2双层抗烧蚀涂层。借助XRD、SEM、EDS等分析手段对涂层的组织结构进行研究;基于氧丙烯焰烧蚀试验考察ZrB_2-MoSi_2/mullite复合涂层对C/C复合材料高温耐烧蚀性能的影响。结果表明,在1700和1800℃的氧丙烯焰下烧蚀60s,ZrB_2-MoSi_2/mullite涂层试样的质量烧蚀率分别为3.49×10~(-3)与3.77×10~(-3)g/s。其与单层ZrB_2-MoSi_2涂层试样相比,ZrB_2-MoSi_2/mullite涂层试样展现了出色的抗烧蚀性能。烧蚀过程中形成的硅酸盐玻璃可以作为热障层而减少氧气的进一步渗透,并且还具有自我封填缺陷的能力,使ZrB_2-MoSi_2/mullite涂层表现较好的抗烧蚀性。     

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。     

C/C复合材料大气等离子喷涂mullite/ZrB2-MoSi2涂层抗烧蚀性能

采用大气等离子喷涂技术(APS)在C/C复合材料表面制备了mullite/ZrB₂-MoSi₂双层抗烧蚀涂层。借助XRD、SEM、EDS等分析手段对涂层的组织结构进行研究;基于氧丙烯焰烧蚀试验考察ZrB₂-MoSi₂/mullite复合涂层对C/C复合材料高温耐烧蚀性能的影响。结果表明,在1700 °C和1800 °C的氧丙烯焰下烧蚀60 s,ZrB₂-MoSi₂/mullite涂层试样的质量烧蚀率分别为3.49×10_-3 g/s与3.77×10_-3 g/s。其与单层ZrB₂-MoSi₂涂层试样相比,ZrB₂-MoSi₂/mullite涂层试样展现了出色的抗烧蚀性能。烧蚀过程中形成的硅酸盐玻璃可以作为热障层而减少氧气的进一步渗透,并且还具有自我封填缺陷的能力,使ZrB₂-MoSi₂/mullite涂层表现较好的抗烧蚀性。     

Si-Mo-Zr反应熔渗改性C/C复合材料的微观结构与烧蚀性能

为了提高C/C复合材料的抗烧蚀能力,采用不同配比的Si-Mo-Zr混合粉末反应熔渗改性C/C复合材料。利用X射线衍射分析仪(XRD)、扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)分析改性C/C复合材料的物相组成和微观结构。利用氧乙炔焰烧蚀仪检测分析样品的烧蚀性能。结果表明:当混合粉末的成分配比为n(Si):n(Mo):n(Zr)=10:1:4时,样品熔渗效果最佳,密度和孔隙率分别为2.66g/cm~3和8.1%。熔渗效果较差的样品仅在靠近样品表面有SiC和ZrC陶瓷相共存的区域,样品内部仅含有少量SiC;熔渗较好的样品可以在样品内部观察到SiMoZrC固溶相以及环状ZrC相。熔渗效果较差的样品由于内部陶瓷相含量较少,其烧蚀性能随着烧蚀时间从300s提高到600s而急剧下降。     

石墨和C/C复合材料表面ZrB2-SiC陶瓷涂层的研究进展

C/C复合材料具有优异的高温力学性能,是航空航天领域最具发展前景的结构材料之一,但在高温含氧环境中的氧化问题严重地限制了其实际应用。涂层技术是提升基体抗氧化能力的有效手段,因ZrB_2-SiC陶瓷涂层具有优异的抗氧化、抗烧蚀、抗热震等性能,非常适合作为C/C复合材料的高温防护涂层。首先,介绍了ZrB_2-SiC陶瓷涂层在氧化和烧蚀过程中组织结构的演变规律,阐明了该涂层的高温防护机理;然后,综述了该涂层的主要制备方法(包埋法、CVD、等离子喷涂)及每种方法的优点与不足,并对不同方法所制备涂层的抗氧化性和抗烧蚀性进行了比较;之后,针对该涂层研究和应用中存在的问题,如涂层致密性差、元素分布不均匀、应用温度范围窄、与基体热匹配性差等,从粉体改性和掺杂改性两方面总结了该涂层的改性研究现状,重点阐述了对ZrB_2-SiC粉末进行喷雾造粒和感应等离子球化处理对于提升等离子喷涂涂层性能的重要意义;最后,从涂层制备、涂层结构设计、涂层改性、涂层性能测试等方面,指出了该涂层体系存在的主要问题和未来的发展方向。     

ZrC-SiC-MoSi2涂覆C/C-SiC-ZrC陶瓷基复合材料在氧乙炔焰下的烧蚀行为及机理(英文)

为进一步提高C/C复合材料在不同烧蚀环境下的烧蚀性能,采用浆料刷涂法在C/C-SiC-ZrC陶瓷基复合材料上制备Zr含量分别为34%和60%(质量分数)的ZrC-SiC-MoSi₂涂层,并且利用氧乙炔焰研究涂层C/C-SiC-ZrC复合材料在3种不同氧气及乙炔流量下的烧蚀行为。结果表明：随着Zr含量的增加,涂层内部的ZrC和SiC颗粒尺寸明显减小,且颗粒分布更加均匀。Zr含量为60%的涂层线烧蚀率随氧气和乙炔流量的增加而增加,而Zr含量为34%的涂层线烧蚀率随氧气和乙炔流量的增加,先增加后降低。此外,详细讨论ZrC-SiC-MoSi₂涂层在不同条件下的烧蚀机理。随着氧气和乙炔流量的增加,主要的烧蚀机制由氧化变为氧化和蒸发的结合作用,最后变为氧化、蒸发及剥蚀的结合作用。     

C/C复合材料高温抗烧蚀涂层的研究进展

C/C复合材料在高温燃气高速冲刷环境中的严重氧化烧蚀限制了其在航空航天等领域的广泛应用,采用抗烧蚀涂层技术是目前提高该材料高温抗烧蚀性能的有效方法。综述了近年来国内外C/C复合材料高温抗烧蚀涂层在玻璃涂层、金属涂层、陶瓷涂层等体系方面的研究进展,总结并评价了C/C复合材料抗烧蚀涂层的抗烧蚀性能测试技术及其研究成果,提出了C/C复合材料高温抗烧蚀涂层在未来研究中潜在的重点发展方向。     

CVI C／C复合材料及其表面HA涂层成骨细胞体外响应行为对比研究

采用声电化学工艺在CVI C／C复合材料表面制备了HA涂层，分别用SEM，XPS，EDAX和XRD表征了CVI C／C和HA的表面形貌、组成和结构，同时对比了成骨细胞在其表面的粘附、增殖和碱性磷酸酶活性的表达。制备的HA涂层为球状形貌，由纳米片状晶体构成。细胞培养初期，粘附于HA涂层表面的细胞数与CVI C／C表面的细胞数无显著差别，成骨细胞在CVI C／C表面易铺展在孔的边缘，8h后粘附于HA表面的成骨细胞数显著多于CVI C／C表面。HA涂层提高了细胞的增殖能力，成骨细胞碱性磷酸酶在HA涂层表面的表达也优于CVI C／C材料。结果表明，声电化学制备的HA涂层提高了CVI C／C材料的生物活性和生物相容性，可以加速成骨细胞的粘附、增殖、分化和成熟。成骨细胞在材料表面的粘附机制是由多因素综合作用的，材料的表面形貌和生物活性在细胞粘附过程的早期发挥着重要作用。     

C／C复合材料的导热系数

用热物性综合测试仪测定了不同热处理温度下Ｃ／Ｃ复合材料的导热系数，通过Ｘ射线衍射石墨化度的测定及晶粒尺寸计算，分析了材料的材质。进一步讨论了热处理温度、石墨化度与导热系数之间的关系。表明试样中存在性质不同的３个组元，随热处理温度的升高，平行于碳纤维长向的导热系数值从２２００℃的１４７Ｗ／ｍ·Ｋ升高到２８００℃的１８０Ｗ／ｍ·Ｋ左右，而垂直方向从相应的４９Ｗ／ｍ·Ｋ升高到７０Ｗ／ｍ·Ｋ。     

C40

正C40是德国结构钢,材料号1. 0511。中国牌号是40钢。具有较高强度,可切削性良好,冷变形能力中等,无回火脆性,焊接性差,淬透性低,水淬易产生裂纹。多数在调质或正火态使用。表面淬火后可用于制造承受较大应力的构件。适合制造易磨损的零件,如曲轴、心轴、传动轴、活塞杆、连杆、链轮、齿轮等,作焊接件时需     

C35

正C35是优质的碳素结构钢。主要用于制造中型机械中的螺栓、螺母、杠杆等零件。力学性能:抗拉强度σb≥560 MPa;屈服强度σs≥335 MPa;伸长率δ5≥18%;断面收缩率ψ≥45%;冲击功Akv≥55 J;冲击韧性值αkv≥69 J/cm2;未热处理硬度≤229 HB,退火钢硬度≤197 HB;化学成份(质量分数,%):0. 32～0. 40 C;≤0. 40 Si; 0. 50～0. 80 Mn;≤0. 035 S;≤0. 035 P;≤0. 25 Cr;≤0. 25 Ni;≤0. 25 Cu; Cr+Ni+Mo≤0. 63。     

C15

C15是一种低碳优质碳素结构钢,S、P杂质含量比普通碳素结构钢要低些,一般在0.035%（质量分数）以下。具有塑性、韧性、延展性、可塑性都是比较好的,由于它的含碳量低（在0.12～0.16%之间）,所以强度、硬度比较低。锻造、焊接和冷冲压性能良好,冷变形塑性高,但切削加工时不易得到光洁的表面。也由于含碳量低,这样的材料制成的零件要通过热处理提高硬度比较困难。需要加热到1100℃以上淬火才能获得较高硬度,一般的钡盐浴炉加不到这么高的温度,需要用高温硝酸盐浴炉来加热。     

混杂C／C复合材料的烧蚀性能

利用等离子体火炬为高温热源，研究了混杂C／C复合材料的烧蚀性能。结果表明：随着烧蚀区域从火焰中心到边缘的变化，材料的烧蚀特性从中心区域的以热力学烧蚀为主向靠近边缘区域的以热化学烧蚀为主过渡；碳基体和碳纤维的抗热力学烧蚀性能相当，而碳纤维的抗热化学烧蚀特性则明显优于碳基体。     

Rapid chemical vapor infiltration of C/C composites

With liquid petrol gas (LPG) as carbon source, carbon felt as porous perform and hydrogen as diluent, C/C composites were fast fabricated by using a multi-physics field chemical vapor infiltration (MFCVI) process in a self-made furnace. A set of orthogonal experiments were carried out to optimize parameters in terms of indices of density and graphitization degree. The results show the optimal indices can be achieved under the conditions of temperature 650 °C, LPG concentration 80%, gas flux 60 mL/s, total pressure 20 kPa, infiltration time 15 h. The verification experiment proves the effectiveness of the orthogonal experiments. Under the optimal conditions, the graphitization degree of 75% and bulk density of 1.69 g/cm are achieved with a uniform density distribution. At the same time, a new structure is obtained.     

TENSILE TESTING OF C/C COMPOSITES ATHIGH TEMPERATURES

１．ＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎＳｕｂｓｔａｎｔｉａｌａｔｅｎｔｉｏｎｈａｄｂｅｅｎｐａｉｄｔｏｔｈｅｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓａｎｄｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆｃａｒｂｏｎ／ｃａｒｂｏｎ（Ｃ／Ｃ）ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓｗｉｔｈｍａｎｙｋｉｎ...     

连铸管线钢的质量

介绍防止管线钢由氢导致的裂纹(HIC)的形成所采取的措施。还介绍了Port Kembla钢厂生产X65—X80管线钢的经验。