溶液浸渍法提高石墨材料抗氧化性能研究

以硼酸盐、磷酸盐和复合盐三种浸渍剂对石墨材料进行了溶液浸渍法研究，研究结果表明：经溶液浸渍法处理的石墨材料氧化失重率降低，石墨抗氧化性能明显提高。溶液浸渍法是改善石墨材料抗氧化性能的有效途径。     

抗氧化炭石墨材料的研究及高温氧化行为

采用了改善炭石墨材料基体抗氧化性能和用磷酸无机高分子复合盐处理后的内外结合的方法制备了一种抗氧化炭石墨材料。这种材料的特点是保持着炭石墨材料基体的特性如自润滑性，耐磨性、硬度、强度等，适用于高温富氧条件下长时间工作的动密封材料。参照ASTM─1179—91测试了650℃下空气中100小时的氧化失重。其氧化行为的分析结果表明，这种抗氧化石墨材料在650℃下空气中氧化失重达5％的时间为65小时，此时的氧化速率为4．4mg／g·hr。氧化60小时以后，氧化失重速率随时间的延长而迅速增加，出现了一个转折点。     

浸渍复合磷酸盐法石墨模具的抗氧化处理

针对热压烧结金刚石工具用石墨模具,采用浸渍复合磷酸盐法进行抗氧化处理,通过氧化腐蚀性能的研究,分析讨论了石墨模具抗氧化处理前后的抗氧化性能等。结果表明：抗氧化处理后的石墨模具,基本保持石墨的电学特性,其抗氧化性和抗压强度有明显提高,700℃下空气中氧化失重率为6％左右的氧化时间从5h提高到80h以上。     

热压烧结金刚石工具用石墨模具抗氧化研究

采用氧化失重实验,对热压烧结金刚石工具用石墨模具的氧化腐蚀性能进行了研究。着重讨论了抗氧化剂组分、总磷酸盐浓度和抗氧化浸渍工艺等因素对石墨模具抗氧化性能的影响。结果表明:以复合磷酸盐为主体,添加金属氟化物和氮化物制备出的抗氧化剂,对石墨模具的抗氧化性和抗压强度有明显提高。当抗氧化剂总磷酸盐浓度大于25%,采用真空加压抗氧化浸渍工艺,对石墨模具的抗氧化效果最好。     

耐高温氧化石墨材料抗氧化性能的研究

采用了改善炭石墨材料基体抗氧化性能和用磷酸无机高分子复合盐处理的内外结合的方法制备了一种耐高温氧化石墨。这种炭石墨材料的特点是保持着炭石墨基体材料的特性如自润滑性、耐磨性、硬度、强度等，适用于高温富氧条件下长时间工作的动密封材料。本文论述了耐高温氧化石墨的研制情况，并列出了在650℃以上不同温度下富氧条件下的氧化失重结果。分析结果表明这种耐高温氧化石墨材料在650℃下富氧条件中氧化失重达5％的时间为100小时。     

浸磷酸盐对提高石墨材料抗氧化性能的研究

对用于浸渍石墨的三种磷酸的浸渍剂的配制，浸渍和热处理工艺以及氧化过程进行了研究，结果表明磷酸盐可明显提高石墨材料的抗氧化性能，经三种浸渍剂处理过的石墨材料分别在７００℃，８００℃和９００℃以下基本不氧化。     

抗氧化石墨材料的SEM研究

本文运用扫描电子显微术（ＳＥＭ）分析了两种抗氧化石墨材料。研究了这两种材料抗氧化的机理，认为偏磷酸铝（Ａｌ（ＰＯ３）３）是一种良好的石墨抗氧化物质，并且使用多种偏磷酸盐比用一种偏磷酸盐的抗氧化性能好。     

两步溶液浸渍法提高石墨材料的高温抗氧化性能

用2种浸渍液采用两步浸渍法对石墨材料进行浸渍处理,以提高其高温抗氧化性能. 浸渍液一的主要组分为MgCl2, Al(OH)3, H3PO4;浸渍液二的主要组分为硼砂、三聚磷酸钠及TiO2. 采用SEM, TG-DTA, XRD分析了浸渍后材料的化学组成、结构及氧化失重. 结果表明,在1150℃空气中氧化1 h,石墨失重率小于10%,其抗氧化性能比未经处理的空白样提高60%. 处理后的石墨在高温作用后其表面结构致密且边缘棱角分明,与空白样有明显区别. 2种浸渍液在高温作用下生成了玻璃聚合体,附着在石墨表面及孔隙中,起到抗氧化作用.     

普通石墨材料用Al2O3涂层抗氧化性能研究

为了减少石墨材料的高温氧化消耗,以普通石墨电极为例,设计并制备了氧化铝抗氧化涂层。采用氧化失重分析法对有涂层和无涂层石墨电极进行了对比研究,发现有涂层石墨电极的氧化失重率明显低于无涂层石墨电极。同时采用扫描电镜对涂层的形貌进行观察。研究结果表明：自行研制的氧化铝涂层具有很好的高温抗氧化性能。     

航空炭刹车副用抗氧化涂层的性能研究

研制了一种以磷酸、磷酸盐、硼化物等为原料的磷酸盐涂料,并对这种涂料的抗氧化性能进行了研究。结果表明：在700℃氧化30h后,涂覆有磷酸盐涂料的涂层试样其氧化失重率仅为1．76％;经过900℃、3min←→室温、2min30次和1100℃、3min←→室温、2min10次连续热震后,涂层试样的氧化失重率为1．97％,氧化速率为1．08×10^-6g·cm^-2·s^-1。SEM观察结果显示氧化后涂层仍然保持完好,没有脱落,说明该涂层与试样的结合性能以及热稳定性能良好,适合作为航空炭刹车副的抗氧化涂料。     

难熔金属炭化物改性基体对炭/炭复合材料抗氧化性能的影响

主要对难熔金属改性炭基体的炭／炭复合材料的抗氧化性能进行了较深入的研究。实验的结果表明，在以中间相沥青为基体先驱体、以PAN—CF为增强体的炭／炭复合材料中，采用Ti、W、Zr、Ta、等过渡区金属化合物为添加剂，以Co、Ni为助液相烧结剂，以TiCl4、ZrOCl2等为助炭化剂，通过在材料的内部生成多元金属炭化物，形成一种内部的多层次梯度防护体系，较大幅度地提高了炭／炭材料的抗氧化性能，实现了在改性剂添加量2％-3％的情况下，炭／炭材料氧化失重率下降超过80％，在1100℃小情况下，材料氧化失重小于5％的良好效果。     

熔融渗硅对石墨氧化行为的影响

分别在500 ℃、700 ℃、900 ℃及1 100 ℃空气条件下,对石墨及渗硅石墨进行氧化实验,以分析熔融渗硅对等静压石墨氧化行为的影响。采用扫描电镜(SEM)分析了样品表面及内部形貌,通过压汞法表征了样品的孔隙结构,并对材料的力学性能进行了测试分析。结果表明:500 ℃条件下,石墨和渗硅石墨均未发生明显的氧化失重现象;温度为700 ℃时,石墨的氧化失重率随时间延长明显增加,而该温度下渗硅石墨的氧化失重率变化较小。而且,渗硅石墨在700 ℃时仍能保持较好的强度,而此温度下,石墨随氧化时间的延长,强度明显降低,甚至被氧化成粉末状。因此,熔融渗硅在提高材料抗氧化性能的同时能够显著提升材料的强度。     

磷酸盐溶液浸渍法涂层对石墨材料抗氧化性能的影响

在提高石墨材料高温抗氧化性能的各种方法中,溶液浸渍法的工艺操作简单,成本相对低廉,保护效果较好,因此选择了磷酸盐溶液作为浸渍液,并按照试样清洗、干燥、加热浸渍、热处理等流程,让石墨材料表面形成抗氧化涂层,同时进行了高温抗氧化实验。实验中探究了浸渍时间、表面活性剂添加量、热处理、热处理终温4个变量对抗氧化性能的影响。结果表明,除了热处理终温这一因素外,其他3个因素对石墨材料的抗氧化性能均有明显影响。其中,浸渍时间为30 min、表面活性剂添加量为8 m L、有热处理的情况下,石墨材料形成的涂层最佳,抗氧化性能最好。     

抗氧化浸渍炭-石墨材料的研究及性能分析

采用抗氧化的基体并用磷酸无机高分子复合盐处理的方法制备了一种抗氧化炭－石墨。参照ＡＳＴＭ－１１７９－９１测试了在空气中６５０℃下，恒温１１０ｈ的氧化质量损失。其氧化行为的分析结果表明，这种抗氧化石墨材料在６５０℃下空气中氧化质量损失达５％的时间为６５ｈ，此时的氧化速率为４．４ｍｇ／ｇ．ｈ。氧化６０ｈ以后氧化质量损失速率随时间的延而迅速增加。     

毡体热处理对炭/炭复合材料氧化行为的影响

将炭纤维毡体进行两组不同温度的高温热处理，然后采用化学气相沉积工艺制备炭／炭复合材料，考察了两组材料在不同温度、时间下的氧化失重率，利用X射线衍射技术分析了炭纤维的石墨化度，采用扫描电子显微镜观察了氧化前、后炭／炭复合材料的形貌，探讨了两组材料的氧化反应过程及其氧化行为差异的原因。     

新型炭／陶复合材料电热性能研究

实验选取高岭土作为陶瓷基体,以不同含量的鳞片石墨和碳化硅作为导电原料,充分利用炭材料优异的导电、导热性及耐高温性能和陶瓷材料优异的抗氧化性及机械强度,经混合、模压成型和烧结工艺制备出炭／陶复合电热材料。采用XRD和SEM对其物相组成和微观形貌进行分析表征,并对其通电发热性能以及抗氧化性能等进行了测试。研究了石墨以及碳化硅的含量对复合材料电热性能的影响,并对电热机理进行了初步的分析研究。本研究所制备的炭／陶复合材料具有优异的电热性能,在低电压下（10V）即可迅速升温,并在较高温度下保持相对稳定。研制的样品中最高发热温度可达631℃。通过将炭材料和陶瓷材料复合,可有效改善炭材料的抗氧化性,使其氧化失重温度升高200℃左右。     

炭毡/炭复合材料的氧化防护

以磷酸和氢氧化铝为原料，配制了不同P／Al摩尔比的酸式磷酸盐溶液，通过浸溃法，对炭毡／炭复合材料的氧化防护进行了研究。结果表明，提高P／Al摩尔比可以增加材料抗氧化性。经P／A1摩尔比23：1的溶液浸溃，800□热处理后的炭毡／炭复合材料在600□下氧化几乎没有失重。     

硼酸复合盐对人造石墨电极的抗氧化性能影响研究

针对人造石墨电极使用时的氧化损耗问题,配制出以硼酸盐为主要抗氧化成分的复合抗氧化剂,通过对石墨电极材料的常压浸渍和热处理后,浸渍样品在静态空气中不同温度下经过2 h高温灼烧,测定样品的氧化失重率。研究发现,经过浸渍处理的石墨样品在900℃的抗氧化失重率低于1.8%。利用SEM观察浸渍试样和未浸渍试样的表面形貌,对复合硼酸盐的玻璃态涂层的抗氧化机理进行了分析。     

石墨化处理对高压浸渍碳化碳/碳复合材料抗氧化性能的影响

用超高压液相浸渍和碳化,经石墨化处理制备了毡基碳／碳复合材料。采用等温氧化实验,系统研究了所得试样在不同温度(773～1 173 K)条件下的氧化动力学行为;用X射线衍射和扫描电子显微镜检验观察了石墨化处理前后毡基碳／碳复合材料的氧化形貌和微观结构。结果表明：石墨化处理可明显的提高毡基碳／碳复合材料的抗氧化性能;毡基碳／碳复合材料的基体在氧化反应中优先氧化,氧化反应速率随温度的升高而增大;在高于或低于临界温度973 K时,毡基碳／碳复合材料的氧化反应分别受2种不同的机制控制,其反应活化能E,在石墨化前分别为7.91×10~4 J／mol和2.80×10~4J／mol,石墨化后分别为1.08×10~5J／mol和4.42×10~4J／mol。     

细晶结构掺杂石墨的抗氧化行为研究

通过球磨分散方法制备了具有优良热，机械性能的细晶掺杂石墨材料。采用热分析仪考察了掺杂不同粒径陶瓷粒子的复合材料在1500℃温度范围内抗氧化行为；利用扫描电镜样品在800℃，1200℃和1400℃恒温氧化后的表面形貌。研究结果表明；结晶掺杂石墨在氧化温度高于800℃时有优良的抗氧化性能。