C/C-SiC复合材料的组合工艺制备及基体改性研究进展

C/C-SiC复合材料是一种耐磨性好、抗烧蚀的高温热结构材料,被广泛应用于航空航天、摩擦制动、热防护等领域,然而几种制备C/C-SiC复合材料的单一工艺方法均存在着局限性与不足之处.本文重点介绍了几种制备C/C-SiC复合材料的组合工艺,并分析了组合工艺各自的优缺点.综述了C/C-SiC陶瓷基复合材料基体改性的相关进展...     

C/C复合材料高温抗氧化性的研究进展

C／C复合材料高温氧化性限制了其在高温领域的更广泛应用。结合国内外近年关于C／C复合材料高温抗氧化性的研究报道。简要介绍了C／C复合材料氧化机理，从内部保护和外部涂层两个角度总结了今年来抗氧化性能的研究结果，并提出了对C／C复合材料高温抗氧化性研究方向的一些看法。     

C/C复合材料高温抗氧化研究进展

综述了国内外C／C复合材料的高温抗氧化研究进展。阐述了C／C复合材料的氧化机理,具体介绍了内部改性和表面涂层抗氧化研究现状,并对以后的发展方向进行了展望。     

C/SiC复合材料轻型反射镜光学改性涂层技术研究进展

轻型反射镜在空间光学系统中发挥着非常关键的作用,现在已发展到第四代C/SiC复合材料.C/SiC反射镜通常采用坯体+涂层的结构形式来满足轻量化和高分辨率的双重要求.因此,在反射镜制备过程中,涂层制备技术已成为制备反射镜材料的关键技术之一.目前涂层制备技术主要有CVD-SiC涂层技术、浆料预涂层Si/SiC涂层技术等.文章介绍了第四代C/SiC反射镜光学改性涂层的设计、制备,并介绍了近些年国内外的研究进展.     

C/C复合材料抗氧化涂层研究进展

结合国内外近几年的研究报道，介绍了C/C复合材料抗氧化涂层的基本要求及类别、各涂层体系及制备方法，并简要阐述了抗氧化涂层的研究方向。     

C/C-SiC-HfC复合材料的微观结构及力学性能研究北大核心

采用炭纤维和陶瓷粉末混编技术将HfC粉引入到炭纤维预制体中,制备了含有HfC超高温陶瓷粉末的炭纤维预制体;随后采用化学气相渗透(CVI)和先驱体浸渍裂解工艺(PIP)制备了密度高达1.94 g/cm^(3)的C/C-SiC-HfC复合材料,分析了复合材料的微观结构及力学性能。结果表明,制备的复合材料主要由C、SiC及HfC等物相组成,复合材料的平均弯曲强度达到了78.3 MPa,平均压缩强度为127.9 MPa;断裂过程中,断口处出现明显的裂纹扩展、纤维拔出及脱粘现象,从而使得材料呈现出一定的假塑性断裂特征。     

C/C复合材料的高温抗氧化研究进展

以设计思路的发展演化为线索,结合国内外近年的研究报道,从选材的性能要求、组成、抗氧化机理、成功范例及制备工艺的角度出发,分别对抗氧化涂层技术以及抗氧化基体改性技术进行了介绍。特别选取了近年在碳／碳复合材料抗氧化研究中报道较少的制备技术进行详细介绍,其中包括涂层技术中的超临界态流体工艺、溶胶－凝胶法、熔浆法、PACVD法以及基体改性技术的快速致密化工艺。这一领域内的中外研究也进行了对比,并在文章最后提出了对于碳／碳复合材料高温氧化保护研究方向的一些看法。     

基体改性的C/C复合材料高温下的氧化行为

对基体改性的Ｃ／Ｃ复合材料在高温下的氧化行为进行了探讨,分析了基体改性的Ｃ／Ｃ复合材料在高温下的氧化质量损失与时间的关系。结果表明,这种关系可分为三个阶段：（１）质量损失率０～１５％的线性阶段;（２）质量损失率１５％～２６％的指数阶段;（３）质量损失率２６％以上的线性阶段,硼玻璃改性剂的加入使得Ｃ／Ｃ复合材料的抗氧化能力大大提高。     

ZrC改性C/C复合材料的抗氧化涂层研究

为了提高C/C复合材料的高温抗氧化性能,采用含锆有机溶剂实现了对C/C复合材料的ZrC改性,通过粉末包埋法在其表面制备了SiC过渡层,通过溶胶凝胶法制备了外部的复合陶瓷氧阻挡层。设计三因素三水平的正交试验,研究了ZrC改性增重、过渡层厚度和氧阻挡层厚度三个主要因素对C/C复合材料高温抗氧化性能的影响。9个样品在1600℃马弗炉中进行了30 min的静态氧化测试,结果表明,ZrC改性增重5%、过渡层厚度为60μm和氧阻挡层厚度为80μm的样品抗氧化性能最好,质量损失率仅约5.51%。     

C/C复合材料SiC-SiO_2/ZrO_2-SiC复合抗氧化涂层

为了提高C/C复合材料在高温有氧环境的抗氧化性,在SiC抗氧化涂层防护的基础上,采用气相沉积法及溶胶凝胶吸附冷凝热蒸汽法在C/C复合材料表面制备出了SiC-SiO2/ZrO2-SiC复合涂层。利用扫描电镜、能谱质谱测试及X射线衍射等检测方法对涂层各层进行了分析。结果表明,溶胶吸附ZrCl4蒸汽法制备ZrO2涂层,不仅能够在高温自动修复单层SiC涂层的裂纹缺陷,还起到了在制备外层SiC涂层过程中缓冲应力的作用。这种多层复合涂层在高温下具有良好的抗氧化性,在1 800℃等离子焰动态空气氧化120 s后,计算得出该涂层失重速率仅为0.4 g/(m2·s),表明该涂层具有卓越的抗氧化性。     

炭／炭复合材料高温抗氧化研究的现状

对炭／炭复合材料的高温抗氧化研究现状进行了全面介绍,重点侧重于抗氧化涂层制备方法及研究的最新进展。在此基础上,提出了1650℃以上抗氧化涂层研究的新思路。     

C/C复合材料CVI致密化过程及影响因素研究进展

综述了C/C复合材料CvI致密化过程中,气相反应、表面反应和扩散共同作用控制热解炭沉积的特点;讨论了沉积温度、气体压力、碳源气体种类、滞留时间、预制体等因素的影响.     

炭基体结构状态对C/C复合材料抗烧蚀性能的影响

碳基体在C／C复合材料的组成中占有很大的比重，因此炭基体不同的结构状态往往对C／C复合材料的各项性能有显著的影响。本文利用不同的原料和加工工艺制备出了三种具有不同炭基体的C／C复合材料，这三种碳基体分别是热解炭，沥青炭以及解热炭－树脂炭混合炭基体。对这三种材料多项性能的测试结果表明，炭基体的结构状态如石墨化度，炭片层结构的取向度的不同对C／C复合材料的各项性能均有显著的影响；基本趋势是C／C材料的石墨化度越高，材料的导电性能，导热性能以及抗烧蚀性能越好，压缩强度越低。三种炭基体中沥青炭基体沿纤维轴向的取向度最低，其抗烧蚀性能最差。     

炭/炭复合刹车材料的防氧化技术研究进展

从炭／炭复合材料氧化特点、抗氧化要求出发，综述了基体改性技术和涂层技术，对炭／炭复合材料防氧化研究进展进行了详细的介绍，提出了对其高温抗氧化研究方向的一些观点。     

先驱体转化法制备C/C-SiC复合材料研究

以多孔C/C复合材料为预制型,聚碳硅烷(PCS)为先驱体,制备了C/C-SiC复合材料。研究了浸渍液浓度和不同C/C复合材料预制体密度等级对C/C-SiC复合材料的密度和力学性能的影响。结果表明:当浸渍液浓度为50%时,复合材料的密度均达到最佳值;不同的预制体密度对制得的复合材料性能有很大的影响,其中初始密度为1.2g/cm3试样制得的复合材料性能达到最优,其密度达到1.786g/cm3,弯曲强度达204.1MPa,剪切强度为16.1MPa,断裂韧性为6.83MPa·m1/2。     

炭/炭复合材料航空电刷的制备

分别用厚度为2cm的炭毡和1k炭布(2D)叠层加纵向穿刺作预制体,用软化点为140℃的中温沥青作浸渍剂,经过160℃、0.3MPa浸渍、900℃碳化、2100℃石墨化和460℃、20MPa超高压致密化等工艺的循环处理,制备了纤维体积分数为45%,体积密度为1.85～1.73g·cm-3的炭/炭复合材料航空电刷。其电学性能与优质石墨电刷相当;力学性能和摩擦性能远优于优质石墨电刷,且炭毡作预制体更优于炭布作预制体。     

沥青基C/C复合材料浸渍过程的模拟

研究了沥青基C／C复合材料的浸渍过程，把沥青对预制体的浸渍分为束间浸渍和束内浸渍两个阶段，并同时考虑了浸渍过程中沥青中的喹啉不溶物在预制体表面的沉积，建立了束间浸渍模型和束内浸渍模型。使用Matlab软件对模型进行求解并实现了模拟结果的图形化。结果显示：浸渍效率随浸渍压力、浸渍时间的增加而增加，速率逐渐变缓；浸渍效率随孔隙率的增加而增加，速率逐渐增大；浸渍效率以近似正比关系随纤维束平均半径的增加而增加，并随浸渍过程的进行逐渐减小。验证显示模拟结果较好地符合了实验数据，说明了该模型的合理性。     

烧结工艺对无粘结剂C/C复合材料性能的影响

烧结是制备无粘结剂C/C复合材料工艺过程中最为关键的一个环节，烧结方式和烧结制度是否合理直接影响着制品的最终性能，对此，进行了常压和加压烧结两种工艺制度的比较研究。分析了影响制品性能的主要原因；水分及其他吸附杂质的排出；挥发分逸出；氧化烧损，试验表明，在300-700℃之间保持0.7-1.7℃/min的慢升温速率加压烧结，可以获得性能优良的无粘结剂C/C复合材料。