炭/炭复合材料高温抗氧化涂层的研究进展

阐述了近年来国内外炭/炭复合材料高温抗氧化涂层在玻璃、贵金属、陶瓷以及复合涂层等涂层体系方面的新近展,总结了炭/炭复合材料高温抗氧化涂层在已有制备工艺的完善以及新工艺的开发等方面的最新研究成果,结合涂层炭/炭复合材料在航空、航天以及军事领域的应用背景对高温抗氧化涂层的下一步发展趋势进行了展望.指出：目前的研究结果尚达不到严酷环境下的应用要求,炭/炭复合材料高温抗氧化涂层下一阶段将向着长寿命、耐高温、抗冲刷和低成本的方向发展;涂层新工艺的开发和涂层与基体结合研究将是下一步的研究重点;多相复合涂层和梯度陶瓷涂层有望取得在高温冲刷环境下长时间应用的突破性进展.     

炭/炭复合材料表面高温抗氧化合金涂层的研究进展

炭/炭(C/C)复合材料高温下易氧化,严重制约了其应用.高温合金涂层技术是解决该问题的有效手段.综述了近几年来C/C复合材料高温抗氧化合金涂层的最新研究进展,介绍了Si-Cr系、Si.Mo系、Sj-Mo-X(W,Ta,Cr)系、Al基以及Ir系舍金涂层的高温抗氧化性能,分析了部分合金涂层失效的原因,提出了C/C复合材料...     

炭/炭复合材料高温抗氧化MoSi2/SiC复合涂层及其抗氧化特性

采用两段式包埋法和封闭处理的复合新工艺制得抗氧化性优良的MoSi₂/SiC复合梯度C/C复合材料高温抗氧化涂层。涂层由内至外结构为:SiC过渡层→SiC致密层→MoSi₂/SiC双相层→以MoSi₂为主的外层。对未封闭处理的涂层,制备过程中高温保温时间长的氧化失重少,1200℃、1300℃空气中氧化失重比1400℃、1500℃氧化失重大。用正硅酸四乙酯对涂层表面进行封闭处理,凝胶形成的SiO₂可充填涂层表面裂纹并覆盖在涂层表面。在1500℃空气中氧化一定时间后,未封闭处理的涂层试样表现为氧化失重;封闭处理后的试样为氧化增重,氧化52h仍然只有1.28%的增重,封闭处理使涂层的抗氧化性能明显改善。      

炭/炭复合材料用SiC-Glass涂层的高温氧化机理

采用包埋法和预涂-烧结法相结合的组合工艺在炭/炭(C/C)复合材料表面制得SiC-Glass复合涂层, 并借助X射线衍射仪(XRD)和扫描电镜(SEM)对该复合涂层进行了表征, 研究了涂层C/C试样在不同温度下的氧化动力学规律。结果表明: 复合涂层具有双层结构, 包埋SiC内层由β-SiC相和少量游离硅相组成, 外层由MoSi₂颗粒掺杂的硼硅酸盐玻璃构成; 内外层之间结合紧密; 在1300~1600℃的空气气氛中, SiC-Glass涂层表现出良好的抗氧化性能, 其氧化激活能为118.1kJ/mol, 氧化主要受控于氧在Glass层中的体扩散速率; 在1600℃空气气氛中氧化65h后, SiC-Glass涂层C/C试样的氧化失重率仅为1.02%。      

炭/炭复合材料抗氧化涂层厚度的光学金相测量

选用A，B，C和D四个炭／炭复合材料试样进行抗氧化涂层厚度的光学测量研究。其中试样A和B孔隙度相同，均为15．85％，对其涂覆粒径分别为1μm和10μm的B4C涂层；试样C和D孔隙度分别为13．52％和16．78％，对其均涂覆粒径为10μm的B4C涂层。通过光学金相测量分析其涂层厚度。结果表明，当试样孔隙度相同时，涂层材料粒度越小，其涂层厚度越厚；当抗氧化涂层材料粒度相同时，试样孔隙度越大，涂层厚度越厚。同时，在抗氧化涂层厚度计算过程中，对试样组织内部没渗透抗氧化涂层的孔隙需进行图像处理，以期得到涂层厚度的准确值。     

等离子喷涂炭/炭复合材料Cr-Al-Si涂层显微结构及高温抗氧化性能

采用等离子喷涂法在涂覆SiC内涂层的炭/炭复合材料表面制备了Cr-Al-Si外涂层。采用XRD和SEM分析了涂层的物相组成及微观结构, 并测试了复合涂层炭/炭复合材料试样在1500℃静态空气中的抗氧化性能。结果表明: 合金外涂层主要由Al_3.21Si_0.47、 Cr₃Si及Al₂O₃组成, 厚度约为120μm, 无穿透性裂纹; 多孔结构单一β-SiC内涂层的防氧化能力较差, 氧化10h后涂层试样的氧化失重就接近10%, 外加Cr-Al-Si涂层后, 涂层试样的氧化性能显著提高, 氧化61 h后试样的失重仅为5.3%。      

带有SiC浓度梯度炭材料的抗氧化涂层

在炭材料表面通过莫来石（３Ａｌ２Ｏ３·２ＳｉＯ２）或锆石（ＺｒＳｉＯ４）氧化物薄膜涂层与ＳｉＣ的浓度梯度薄层结合,成功地获得了在空气流中１４００℃下的高抗氧化性能。在１４５０℃时,采用将炭材料直接浸入熔融Ｓｉ金属形成ＳｉＣ浓度梯度,通过溶胶－凝胶过程形成锆石和莫来石氧化薄膜。水解速率的控制是产生均匀薄膜的关键。具有ＳｉＣ浓度梯度和莫来石涂层的各向同性高密度石墨块足以在空气中１４００℃下抗氧化和１４００℃到液氮温度下抗淬火。莫来石涂层比锆石涂层更有效。     

钢铁冶炼用炭电极的新抗氧化涂层

一、介绍由于氧化的原因,用于电炉冶炼的炭电极的使用受到了局限。在温度高至2000℃时由于碳的挥发,电极的端部受到了氧化.但电极的主要损耗发生在侧部,而且这种耗损在低至400℃的温度就开始了.电极蚀变的     

碳材料耐高温抗氧化涂层的研究进展

碳材料作为具有优良高温力学性能的结构材料,在冶金工业、航空航天和军事等高温应用领域获得广泛应用,但碳材料在高温氧化气氛中的易氧化性是其使用受限的主要原因。目前在碳材料表面涂覆耐高温抗氧化涂层是解决其高温氧化防护问题的重要办法。主要介绍了碳材料在各应用领域涉及的高温抗氧化涂层技术,并就近年高温抗氧化涂层技术的主要成就和发展方向展开了综述。     

飞机炭刹车盘抗氧化性能的研究

采用Ｓｉ－Ｂ系组分表面涂层对收音机炭刹车盘进行抗氧化处理，涂层中的Ｂ组分在高温下形成的玻璃态Ｂ２Ｏ３能有效地愈合涂层及炭材料本身的缺陷，抑制其氧化活性点，得到的涂层可以满足飞机炭刹车盘抗氧化处理的要求。     

炭/炭复合材料抗氧化研究进展

C/C复合材料的高温氧化性能限制了其在高温领域的更广泛应用.简要介绍了C/C材料的氧化机理,综述了两种主要的抗氧化方法,即基体改性和涂层技术;并就涂层体系的要求、基本结构和影响因素作了详细介绍,同时对C/C复合材料抗氧化研究发展的趋势提出了一些见解.     

碳/碳复合材料高温抗氧化涂层研究进展

介绍了碳／碳复合材料抗氧化涂层的基本要求和近年来抗氧化涂层的研究进展，讨论了目前抗氧化涂层中存在的主要问题。对于碳／碳抗氧化涂层的研究方向，也作了简要的阐述。     

铌基合金抗高温氧化研究进展

铌基合金由于其高熔点、低密度和优良的综合机械性能而可能成为替代镍基单晶高温合金的首选材料,但抗高温氧化性能差是制约其应用的关键问题.从合金化、晶粒细化和高温涂层3个方面综述了铌基合金抗高温氧化的防护,并分析了研究中面临的问题.     

炭/炭复合材料磷酸盐涂层的抗氧化性能研究

为防止飞机刹车副用炭/炭(C/C)复合材料在刹车过程中氧化失效,研究了以磷酸、氧化硅和磷酸盐等为原料所制备的磷酸盐涂层的抗氧化性能,结果表明:涂覆有涂层的C/C复合材料在700 ℃氧化66 h后,其氧化失重率仅为1.11%;涂层试样在1 200 ℃氧化5 min后,失重率不超过0.8%;经900 ℃、3 min←→室温、2 min 100次热震后,涂层试件失重率为1.6%.涂层与基体结合牢固,一直保持完好,没有剥落,说明该涂料具有耐高温、热稳定性好等优点,适合作为C/C复合材料表面防氧化涂层.     

铌及铌合金高温抗氧化研究进展

铌及铌合金以其熔点高、耐腐蚀和良好的高温强度成为重要的高温结构材料。但高温抗氧化性能较差是制约其应用的关键问题。从铌的氧化机理、合金化抗氧化保护和表面涂层保护三方面，论述了铌及铌合金高温抗氧化的研究进展。分析了研究中面临的问题，并提出了解决途径。     

RE-Ni-W-P-SiC脉冲复合镀层的抗高温氧化性能

目前对单金属及其合金镀层研究较多,而对RE-Ni-W-P-SiC复合镀层,尤其是对镀层的抗高温氧化性能研究较少.采用氧化增重法和X射线衍射法研究了RE-Ni-W-P-SiC脉冲复合镀层的抗高温氧化性能.结果表明:脉冲复合镀层的抗高温氧化性能比直流复合镀层优异;脉冲复合镀层在800℃以下氧化增重不大,稳定性较好,800℃以上,氧化膜增重迅速;不同脉冲频率和占空比对镀层的抗氧化性能有较大的影响:在f=33 Hz,r=0.4或r=0.6处镀层的抗高温氧化性能较好;随着热处理温度的升高和时间的延长,镀层的非晶态形态逐渐减弱,向晶态转变,Ni3P相的衍射峰逐渐加强,且不断出现新相的特征峰.RE-Ni-W-P-SiC脉冲复合镀层具有较好的抗高温氧化性能.     

锆合金表面Cr基涂层的耐高温氧化性能

用磁控溅射法在锆合金基体表面制备Cr和CrAl层,并使其在1200℃/1 h水蒸汽中氧化,用扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)和X射线衍射仪(XRD)等手段表征氧化前后涂层和Zr合金基体的微观结构,研究了两种涂层在(反应堆失水(LOCA)事故情况下的)高温蒸汽环境中的抗氧化性能。结果表明：在1200℃/1 h水蒸汽中氧化后没有涂层的锆合金基体表面生成厚度约为100 μm的氧化膜;而在Cr涂层表面生成的致密Cr₂O₃层其厚度约为4 μm,表明氧化速率显著降低。CrAl涂层氧化后表面生成致密的Cr₂O₃和Al₂O₃混合氧化层,其厚度只有0.8 μm,表明氧化速率进一步降低。这些结果表明: 用磁控溅射法在锆合金表面制备的Cr和CrAl涂层,在1200℃水蒸气环境中均表现出良好的耐氧化性能。在Cr涂层表面生成的氧化膜厚度约为未涂层锆合金氧化层的1/25,CrAl涂层氧化膜厚度低于锆合金表面氧化层的1/100。     

Nb-Si基合金高温抗氧化研究进展

Nb-Si基合金具有适中的密度和超高的使用温度,是下一代发动机叶片及高温热端部件的有力竞争者之一,但Nb-Si基合金的高温抗氧化性能不足限制了其应用。主要综述了合金化和硅化物涂层在Nb-Si基合金中的研究进展。在此基础上着重综述了掺杂不同合金元素对Nb-Si基合金中硅化物、抗氧化相和氧化膜的影响,包括提升硅化物相高温氧化能力、促进Al2O3和Cr2Nb形成以阻碍氧原子扩散、通过稀土元素形成黏附性特别高的氧化物以防止氧化层脱落等方面。除此之外,综述了硅化物涂层(MoSi2和NbSi2)的研究进展,包括可通过降低硼硅酸盐的黏度和致密的SiO2薄膜提高Nb-Si基合金的抗氧化性能,并介绍了元素改性硅化物涂层提升SiO2流动性的效果。最后,对该方向的研究进展进行了总结,并对其发展前景和主要发展方向进行了展望。     

TiAl金属间化合物高温抗氧化研究进展

TiAl金属间化合物以其密度低，熔点高及高温强度较高而成为重要的结构材料，并应用于诸如汽车，飞机发动机部件，然而，其高温下抗氧化性能不足是亟待解决的关键问题之一，从TiAl高温氧化机理，添加合金元素作用以及表面技术的应用三个方面，论述了TiAl高温抗氧化研究进展，讨论了等离子渗Nb大幅度改善TiAl高温抗氧化性能的作用机制。     

尖晶石型氧氮化铝材料高温抗氧化性能研究进展

综述了尖晶石型氧氮化铝(γ-AlON)材料、MgAl2O4稳定的氧氮化铝材料、氧氮化铝复合材料以及MgAl2O4稳定的氧氮化铝复合材料的氧化行为和抗氧化措施研究新进展.提出了借助陶瓷涂层对其进行防氧化保护的对策.