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。     

碳/碳复合材料防护涂层的抗氧化行为研究

对碳/碳复合材料MoSi₂-SiC 复相陶瓷抗氧化涂层在1650℃以下温度的等温氧化动力学、以及涂层的结构与组成对抗氧化性能的影响进行了研究, 阐明了涂层的抗氧化过程及机理。通过对涂层的显微形貌、相组成及成分的观察与分析, 进一步提出了合理的涂层结构。结果表明, 碳/碳复合材料MMoSi₂-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／碳复合材料抗氧化行为的研究进展

综述了碳／碳复合材料抗氧化行为的研究现状，介绍了几种对碳／碳复合材料氧化机理的认识和建立的模型，并分析了温度，环境等影响氧化机制的因素，从基体改性和外部涂覆等角度总结了近年来抗氧化举措的研究结果，并展望了耐高温抗氧化涂层的研究方向。     

碳／碳复合材料的宽温域自愈合抗氧化

在前期碳材料自愈合抗氧化研究的基础上,提出了通过多元陶瓷基体改性赋予碳／碳复合材料在较宽温度范围内实现自愈合抗氧化的基本原理和技术方案,分析了B4C—SiC、ZrC—SiC和ZrB2-ZrC—SiC等多元陶瓷的抗氧化机理,并采用新近合成的ZrB2-ZrC—SiC三元复相陶瓷有机前驱体,通过PIP技术制备了一系列超高温复相陶瓷改性的碳／碳复合材料,研究了该类复合材料在2200℃以下高速气流冲蚀环境中的协同抗氧化和抗烧蚀性能,发现材料表面生成的复合氧化物层能够在一定条件下赋予复合材料自愈合抗氧化能力。     

碳/碳复合材料磷酸盐抗氧化涂层的研究进展

综述了国内外碳/碳复合材料磷酸盐抗氧化涂层的研究进展,介绍了磷酸盐涂层体系的抗氧化原理、制备方法及研究现状,总结了碳/碳复合材料现有磷酸盐涂层体系的不足之处,展望了磷酸盐涂层发展的前景,指出未来碳/碳复合材料磷酸盐抗氧化涂层工作的重点应该是探索新的低成本工艺技术制备致密、结合力好、能在全温度段保护碳/碳复合材料的磷酸盐涂层体系,并详细研究了该涂层的抗氧化、失效机理.     

碳／碳复合材料及其在航空上的应用前景

本文分四部分论述了碳／碳（以下称为Ｃ／Ｃ）复合材料及其发展形势：Ｃ／Ｃ复合材料的现状，工艺，性能及应用：Ｃ／Ｃ复合材料的制造工艺及其发展趋势：Ｃ／Ｃ复合材料的抗氧化保护涂层；Ｃ／Ｃ复合材料在航空上的应用前景。最后指出：Ｃ／Ｃ复合将逐渐由短期应用走向长期应用，制造工艺将由长时间走向短时间，抗氧化保护涂层将由单纯的表面涂覆走向立体多重涂覆，成本将大大降低，主要应用范围将逐渐由航天技术的结构功能材料发展     

碳/碳复合材料抗氧化行为的研究进展

综述了碳 碳复合材料抗氧化行为的研究现状。介绍了几种对碳 碳复合材料氧化机理的认识和建立的模型 ,并分析了温度、环境等影响氧化机制的因素。从基体改性和外部涂覆等角度总结了近年来抗氧化举措的研究结果 ,并展望了耐高温抗氧化涂层的研究方向。     

抗氧化碳-碳复合材料涂层的界面研究

本文研究了碳-碳(C/C)复合材料的碳化硅抗氧化涂层系统的组成和成型工艺,给出了抗氧化性能试验和动态环境试验结果.经微观结构分析,认为在C/C基材表面反应生成的碳化硅涂层是化学转化涂层,与C/C基材是有机结合,并且具有成分连续变化的过渡界面,构成了一种功能梯度倾斜材料,使固渗碳化硅具有优异的性能.     

碳／碳复合材料的氧化与防护

碳/碳复合材料的氧化敏感性限制了它的应用,为满足未来宇航飞行器等对高温结构材料的需要,必须彻底解决碳/碳复合材料的氧化防护问题。本文在认真分析碳/碳复合材料氧化过程的基础上,全面总结了提高碳/碳复合材料的抗氧化途径,其具体方法包括:材料内部结构、纤维、基体的改进和用各种方法在其表面施加保护涂层。同时,进一步发现:一种包括硼酸盐玻璃作内涂层,以SiC、Si_3N_4、SiO_2等作为外涂层的多层涂层系统,能在1700℃以下对碳/碳复合材料提供较好的防护。     

C/SiC/Si-Mo-Cr复合涂层碳/碳复合材料力学性能研究

采用包埋法和涂刷法在碳/碳复合材料表面制备了一种新型的C/SiC/Si-Mo-Cr复合高温抗氧化涂层. 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了表征, 采用三点弯曲试验研究了涂层处理及热震试验对碳/碳复合材料力学性能的影响规律. 结果表明: 制备的多相涂层结构致密, 涂层后碳/碳复合材料弯曲强度有所增大, 断裂特征由假塑性向脆性转变. 涂层试样经1500℃至室温20次热震后, 涂层试样的弯曲强度降低, 塑性增强.     

两种抗氧化碳/碳复合材料的高温氧化行为

用恒温热重法测定了表面经化学气相渗 SiC 的碳布层叠和碳毡抗氧化碳/碳复合材料在1300℃、空气中的氧化失重速率,并研究其高温氧化行为。氧化动力学测定结果表明,碳布层叠和碳毡抗氧化碳/碳材料在1300℃空气中1h 的平均氧化失重速率分别为0.024和0.033g/m~2·s。两种材料的氧化失重速率随氧化时间延长而减小。研究表明,材料表面 SiC 涂层中的微裂纹缺陷作为环境中氧的快速扩散通道,使得涂层底部基体的碳发生氧化。在达到稳态后,氧化速率限制过程为反应气体和产物气体通过 SiC 涂层底部气体边界层的扩散过程。     

铝碳质滑板材料抗氧化研究进展

结合铝碳质滑板的氧化行为和抗氧化要求,分别对添加抗氧化剂技术和抗氧化涂层技术进行了介绍,对各种抗氧化剂及抗氧化涂层技术的作用机理进行了详细描述.在此基础上,对铝碳质滑板材料抗氧化技术的研究发展方向提出了一些见解.     

SiC/MoSi2-Si-Cr-B/玻璃涂层碳/碳复合材料抗氧化行为研究

采用两步包埋法及料浆涂刷-烧结法在二维碳布叠层碳/碳复合材料表面依次制备了SiC/MoSi2-Si-Cr-B包埋涂层及磷酸盐玻璃外涂层,研究了其在950℃静态空气环境中自由状态的抗热震、防氧化性能及不同弯曲变形状态下的防氧化性能,并借助X射线衍射分析仪及扫描电子显微镜对涂层试样的组成成分及微观组织形貌进行了分析.结果表明:950℃自由状态下该涂层体系的氧化失重率为负值,抗热震、防氧化效果良好;磷酸盐玻璃层在950℃软化熔融呈粘流态,可填补涂层内的裂纹和孔洞,阻止氧的入侵,有效提高了涂层整体的抗热震及抗氧化性能;但弯曲变形状态下,涂层试样的氧化失重率随形变量的增加而提高,形变会在一定程度上降低碳/碳复合材料抗氧化涂层的保护效果,加速材料的氧化失效.     

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。     

碳/碳复合材料SiC/MoSi_2/ZrO_2涂层体系氧化烧蚀性能

抗氧化涂层技术是解决碳/碳复合材料高温抗氧化性的最有效技术途径之一。为了提高材料在1 800℃以上的高温抗氧化性能,首次采用包埋法、涂刷法和等离子喷涂法在碳/碳复合材料表面制备出SiC/MoSi_2/ZrO_2梯度抗氧化涂层体系。采用SEM/EDS、结合力和粗糙度测试对涂层表面及断面形貌进行微观分析,利用等离子风洞对整个涂层体系进行氧化试验。结果表明:基体、过渡层和高温抗氧化层之间结合力良好,高温抗氧化层厚度均匀、结构致密。经等离子风洞氧化600s后,涂层表面温度达到1 850℃,氧化质量失重速率仅为3.15×10~(-6) g/(cm~2·s)。表明SiC/MOSi_2/ZrO_2梯度抗氧化涂层体系在1 800℃以上的高温环境下具有很好的抗氧化性能。     

碳化物衍生碳涂层的表面划痕织构能降低摩擦(英文)

研究了碳化物衍生碳涂层表面的划痕对其摩擦学性能的影响。扫描电子显微镜形貌图证实碳化硅基底的划痕为V-型和U-型,氯化处理后得到的碳化物衍生碳涂层的表面划痕也有相似的形貌。在干摩擦和水润滑条件下,与研磨处理的碳化物衍生碳涂层相比,未研磨处理的碳化物衍生碳涂层与氮化硅陶瓷对摩时表现出更加优异的摩擦学性能。在水润滑条件下,未研磨处理的碳化物衍生碳涂层与氮化硅陶瓷对摩时的摩擦系数仅为0.05,且比经研磨处理的碳化物衍生碳涂层的摩擦系数低。主要归因于未研磨的碳化物衍生碳涂层表面的划痕产生的流体润滑作用,而经研磨处理后的碳化物衍生碳涂层上不存在这种机制。碳化物衍生碳涂层表面的划痕有利于降低碳化物衍生碳涂层在水中与氮化硅陶瓷对摩时的摩擦。     

碳/碳复合材料SiC/Al-Si涂层微观结构及抗氧化性能研究

采用料浆法在碳/碳复合材料碳化硅(SiC)内涂层表面制备了Al-Si合金外涂层,采用XRD和SEM分析了涂层的微观结构,并测试了带有SiC/Al-Si复合涂层的碳/碳复合材料试样在1500℃静态空气中的抗氧化性能.结果表明:Al-Si合金外涂层主要成分为Al3.21Si0.47,含有少量Al2O3;SiC/Al-Si复合涂层厚度约为120μm,无穿透性裂纹;SiC/Al-Si复合涂层的抗氧化性能明显优于单一SiC涂层,氧化17h后涂层试样的质量损失未超过5%.     

添加聚磷酸盐防止工业用碳的氧化

一、引言近50多年来,为防止碳的氧化,进行了许多加工工艺方法的研究。碳—碳复合材料防氧化研究成果最近显示出广泛的意义,特别是这些防氧化方法首先应用到石墨电极。加入碳基质中的添加物,大多数产生有害的影响,除磷酸盐添加剂有少数例外,能减慢氧化速率。另一种方法是在碳表面进行陶瓷涂层。但如果陶瓷热膨胀系数和碳有很大差别,则会产生许多裂缝。玻璃可用于封闭裂     

化学气相沉积ZrC陶瓷涂层的微观结构和抗烧蚀性能

为了提高碳／碳（C／C）复合材料的抗烧蚀性能,在C／C基体上成功制备了碳化锆（ZrC）高温抗烧蚀涂层。用常压化学气相沉积法,前驱体选用ZrCl4＋C3H6＋H2＋Ar体系。通过调节C3H6的流量,制得3种碳锆原子比的ZrC陶瓷涂层（ZrC1.0＋C,ZrC1.0,ZrC0.7）。分析了不同锆碳比ZrC涂层的相组成和形貌差异,研究了锆碳比对ZrC陶瓷涂层的烧蚀性能的影响。结果表明,3种ZrC涂层都可有效提高C／C复合材料的抗烧蚀性能,但由于微观结构特征不同,3种涂层显示不同的烧蚀性能和烧蚀机制。其中,ZrC0.7涂层试样烧蚀后,表面形成致密的氧化物层,烧蚀性能最佳,烧蚀240s后质量烧蚀率和线烧蚀率分别为1．1×10^-4g／cm^2·s和0．3×10^-3mm／s。     

碳/碳复合材料氧化及其防护性能研究

采用快速化学气相沉积新技术，在沉积210h后制备出密度为1．77g/cm^3的碳／碳（简称C／C）复合材料，对其氧化动力学进行了研究，发现氧化起始点高达672℃，在氧化线性阶段Arrenius曲线由折点为700℃的两条直线组成，对应的氧化表观活化能分别为80．121kJ/mol。氧化表面动态观察表明，氧化从C／C复合材料表面原有孔隙处开始，而且碳纤维和基本碳同时氧化，最后剩下的是在碳纤维骨架周围分布着的极不均匀的，多孔状沉积碳，并为这种材料研制出了一种氧化防护涂层，该涂层成本低廉，涂刷工艺简单，通过静态空气恒温氧化及热震实验证明，涂层防氧化效果良好，并探讨了氧化防护机理。