碳纤维表面涂层提高抗氧化性能的研究进展

碳纤维由于其高比强度、比模量、耐高温、耐腐蚀及低密度等特点,在军工、航天、建筑、民用、跑车及工业等领域广泛应用,具有十分重要的科学和实际意义。高温抗氧化性能差制约碳纤维未来的发展,碳纤维表面涂层是提高其高温抗氧化性能简单易行的方法。详细阐述了SiO2、SiC及复合涂层的制备方法及其优缺点,讨论了涂层种类、制备方法对碳纤维高温抗氧化性能的影响,并提出了今后研究的发展方向。     

中硅铝铜耐热球铁抗氧化性能的研究

对中硅铝铜球铁氧化行为进行了试验研究，该球铁氧化皮中含有Ａｌ２Ｏ３，Ａｌ２Ｏ３膜在不同温度下对氧离子和碳离子在氧化皮中的扩散阻碍作用不同，使得该球铁在不同的温度下氧化动力学和氧化皮表面具有不同的特征。     

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。     

石墨表面Al_2O_3/SiO_2复合涂层的抗氧化性能

400 ℃下的石墨不能有效地冷却热气溶胶,且抗氧化失重性能差.采用sol-gel法在石墨表面制备了Al2O3/SiO2复合涂层,探讨了Al2O3粉末对涂层抗氧化性能的影响,研究了涂层的组成、结构形貌及抗氧化性能.结果表明:sol-gel法制备的Al2O3/SiO2复合抗氧化涂层除了少量的微孔外,比较致密完整,涂层主要由无定形的SiO2和Al2O3晶体组成;涂层700℃氧化40 min后失重为1.866%(质量分数),800℃氧化30 min后失重为2.750%(质量分数);Al2O3/SiO2复合溶胶中加入适量的Al2O3粉末能有效提高涂层的抗氧化性能.     

炭纤维表面SiC/SiO2抗氧化涂层的溶胶凝胶法制备

采用溶胶凝胶法,并经高温热处理在炭纤维表面制备SiC/SiO2陶瓷涂层。通过X-射线光电子能谱、X-射线衍射、扫描电镜等分析SiC/SiO2涂层的结构与形貌。通过热重分析研究炭纤维涂层前后的抗氧化性能。结果表明,均匀、无裂纹的SiC/SiO2涂层可改善炭纤维的抗氧化性能,而且涂层炭纤维的抗氧化性能随着溶胶浓度和热处理温度的升高而增加。与原始炭纤维相比,具有300nm涂层厚度的炭纤维起始氧化温度提高了200℃。但是当涂层超过一定厚度时,涂层开裂脱落,炭纤维的抗氧化性能降低。SiC/SiO2涂层炭纤维的拉伸强度与原始纤维相比降低了37.7%,在700℃等温氧化90 min,涂层纤维的拉伸强度为1.37GPa,仍保留一定的强度。     

CrTiAlN涂层的高温抗氧化性能

为提高M2高速钢的高温抗氧化能力,采用闭合场非平衡磁控溅射离子镀技术,在M2高速钢基体上制备了CrTiAlN涂层。在500℃、700℃、900℃这三个温度下对试样进行氧化实验。利用SEM观察CrTiAlN涂层氧化前后表面及断面形貌,采用GIXRD和EDS分析涂层的物相组成。结果表明,CrTiAlN涂层在900℃时仍然具有良好的抗氧化性能。     

纤维增强二氧化硅气凝胶复合材料的制备和低温性能

以正硅酸四乙酯(TEOS)为前驱体制备SiO2溶胶,并分别与玄武岩纤维和玻璃纤维复合,经超临界干燥工艺制备了疏水耐低温SiO2气凝胶复合材料。利用傅里叶红外光谱仪、接触角分析仪、激光法导热仪、万能试验机、氮气吸附法对SiO2气凝胶复合材料的结构和性能进行了表征。结果表明:两种纤维增强SiO2气凝胶复合材料在常温及低温下均具有良好的疏水性能和隔热性能,玄武岩纤维增强SiO2气凝胶复合材料和玻璃纤维增强SiO2气凝胶复合材料的接触角分别为148°和142°,常温热导率分别为0.030 W·m-1·K-1和0.026 W·m-1·K-1,-50℃时的热导率分别为0.027 W·m-1·K-1和0.024 W·m-1·K-1,在低温条件下,体积无明显收缩。纤维的加入提供了力学支撑,两种材料不仅在常温下具有良好的力学性能,而且在低温下的力学性能有所增强。     

铌合金表面高温抗氧化涂层

介绍了铌合金表面高温抗氧化涂层的4大体系--耐热合金涂层、铝化物涂层、硅化物涂层和贵金属涂层的组成、特点及制备条件.我国研究人员围绕飞机发动机涡轮叶片和火箭发动机燃烧室及尾气喷管用铌合金的防护进行了大量研究工作,研制的高温抗氧化涂层已经用于49kN推力发动机铌合围裙和姿态控制铌合金喷管.通过研究认为,PVD和传统熔烧工艺相结合的新工艺及纳米涂层技术是今后铌合金表面高温涂层制备的研究方向.     

SiO2对羰基铁/炭黑双层吸波涂层吸波性能的影响

以羰基铁和炭黑分别用于匹配层和吸收层制备了具有阻抗渐变结构(匹配层+吸收层)的1.2 mm厚环氧树脂基吸波涂层。通过在匹配层中加入透波剂SiO2,改善了吸波涂层的阻抗匹配性。随着SiO2在匹配层中含量的增加,涂层的反射损耗(RL)得到增强。当匹配层中SiO2与羰基铁及环氧树脂的比值为2∶5∶1时,涂层的吸收峰值达到-17.3 dB,涂层有效带宽(RL<-4 dB)达到5.7 GHz。     

纳米SiC涂层的电泳沉积工艺及其抗氧化性能

过去,对电泳沉积siC涂层的研究大多局限于沉积机理方面,对涂层的制备技术方面鲜有报道.为此,采用电泳沉积法在石墨基体上涂敷纳米SiC,分析了沉积时间、电压、粘结剂、添加剂量、固含量和沉积参数对纳米SiC沉积状况的影响,得出了电泳沉积制备SiC涂层的优化参数:电压120 V,SiC纳米粉末固含量30 g/L,PVB 15 g/L,正丁醇1.0%(体积分数),时间3 min.所制备样品经烧结处理即为石墨的SiC涂层,涂层经氧化后能形成致密的SiO2保护膜,具有优良的抗氧化性能.     

碳纤维/羰基铁粉复合涂层吸波效果及机理分析

在碳纤维表面化学镀镍,再将其与羰基铁粉混合制备成吸波涂层,对其吸波性能进行了测试.结果表明:在2～18 GHz内,碳纤维/羰基铁粉吸波涂层,最大吸收峰在5.92 GHz,此时反射率为-8.89 dB,反射率小于-5.00 dB的频宽为9.50 GHz;单层羰基铁粉涂层在相同厚度下,最大吸收峰为7.94 GHz,对应的反射率为-10.36 dB,反射率小于-5.00 dB的频宽为6.90 GHz;碳纤维与羰基铁粉混合后,涂层反射率小于-5.00 dB的频宽增大,有利于吸收雷达波.最后,对碳纤维/羰基铁粉吸波涂层的吸波机理进行了初步分析.     

铸铁激光表面重熔过程中表面涂层的作用

本文采用比较的方法研究了激光表面重熔过程中表面涂层、工艺参数与熔化深度、熔区化学成分、显微组织和显微硬度之间变化规律。发现表面涂层不但可提高金属对激光的吸收率,而且渗入熔化区,参与相变,改变强化效果。     

纳米SiO_2的表面改性及作为润滑油添加剂的研究进展

纳米SiO2用作润滑油添加剂的研究尚处于起步阶段,但从研究结果看出,它具有优良的摩擦学性能。本文中简单介绍了纳米SiO2表面改性方法,总结了它作为润滑油添加剂的研究现状;并对作用机理进行了探讨;最后提出其作为润滑油添加剂的发展趋势,即纳米SiO2粒子的制备和表面修饰的“一体化”,制备高聚物-纳米SiO2杂化粒子以及对其摩擦学机理进行研究。     

SiO_2对MoS_2/酚醛环氧树脂涂层原子氧辐照前后组成与性能的影响

为了有效降低低轨道原子氧辐照对黏结固体润滑涂层摩擦学性能的影响,满足航天器机械运动机构对空间润滑材料高可靠、长寿命的要求,在MoS_2/酚醛环氧树脂涂层中添加六甲基二硅胺烷修饰的SiO_2,制备了复合涂层,并用原子氧地面模拟装置进行辐照.分别采用X射线光电子能谱(XPS)、CSM摩擦磨损试验及扫描电子显微镜(SEM)分析了涂层原子氧辐照前后的化学组成、摩擦磨损性能及磨痕形貌.结果表明:添加SiO_2在一定程度上提高了MoS_2/酚醛环氧树脂涂层的抗原子氧剥蚀和摩擦磨损性能;添加2%SiO_2的涂层在原子氧辐照前后摩擦系数最低,耐磨性能最佳;当SiO_2添加量为1%时,涂层辐照前后的耐磨寿命最长.     

微米级铜粉化学镀银及抗氧化性分析

采用化学镀的方法在微米级铜粉表面镀银.用X射线衍射法(XRD)和热重分析法(TG)测定了铜-银粉的物相和抗氧化性,比较了由镀前有无活化的铜粉所制备的两种金属粉体的性能,最后用X射线荧光光谱仪对两种粉体的表面元素和含量进行测定.结果表明镀银能明显提高铜粉抗氧化性,而镀前经活化的铜粉具有更好的活性,银在铜粉表面含量达到93.27%.     

化学镀镍层抗氧化性的电化学研究

运用电化学方法研究了化学镀镍层经化学钝化处理和未化学钝化处理时抗氧化能力的变化情况,同时讨论了在自制复合添加剂AKM-H(由一种有机二元酸和一种含氮有机物复配而成)作用下,镀层抗硝酸黑化时间增加及镀层阳极氧化峰发生正移的现象.试验表明,化学钝化处理的和镀液中使用添加剂的镀层具有更好的抗氧化性能.通过分析添加剂AKM-H对次亚磷酸钠氧化的促进和对镍还原的抑制机理,认为AKM-H是通过改变镀层的晶态结构而提高其抗氧化性能的.     

硼和碳化硼对炭/炭复合材料抗氧化涂层性能的影响

炭/炭(C/C)复合材料抗氧化温度低,不适合用于飞机刹车盘。将5%,10%,15%,20%硼(B)或碳化硼(B4C)粉末掺入由45%Na2B4O7.10H2O,20%SiC,15%CaSO4.2H2O,10%SiO2,10%Al2O3和水组成的抗氧化剂中,制成抗氧化涂料,并将其涂覆在C/C复合材料表面,经800℃热处理,形成抗氧化涂层。采用X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)对涂层氧化前后的组成、形貌进行检测,研究了700℃氧化15h和900℃氧化2h后涂层的抗氧化性能。结果表明:B和B4C的含量对涂层的抗氧化性有一定的影响,当B4C含量为20%时,涂层的抗氧化效果最佳,氧化失重率低,分别为0.73%(700℃,15h)和0.64%(900℃,2h)。用B4C取代B粉制备抗氧化涂层,既可以满足飞机刹车盘抗高温氧化的要求,又能节约生产成本。     

内燃机用Ti600钛合金表面阴极离子镀制备AlCrVN涂层及其性能研究

选择阴极电弧离子镀方在内燃机用Ti600钛合金表面制备AlCrVN涂层,并进行组织,力学性能和实验冲蚀磨损性能测试分析。研究结果表明:涂层和基底之间具有均匀的致密组织结构,其厚度约等于4.5μm。AlCrVN涂层内除了含有AlN相以及CrN相以外, AlN相以(101)晶面进行择优生长。涂层内部形成了一些断续的小凹坑,并在小凹坑边缘位置出现一定数量的微裂纹,涂层发生了破裂的现象并生成了一些剥离微片。AlCrVN涂层具有比基体更高的硬度与弹性模量,这使得整体结构能够有效抵抗外部粒子的微切削冲击作用。经过480 s冲蚀之后,AlCrVN涂层形成了5.26μm深度的冲蚀坑。AlCrVN涂层在抗冲蚀磨损能力方面达到了基体材料的近9倍。经过垂直冲击后,试样基体表面形成了大量凹坑,表现出塑性冲蚀特征。     

植物纤维基包装材料中纤维悬浮体流变行为研究

目的 采用可再生的植物纤维机械搅拌制备植物纤维悬浮体系,探究纤维悬浮液的流变性影响因素和体系中纤维的分散与取向,为后续工业化产品的加工和运输设计奠定基础。方法 利用旋转流变仪测试纤维质量分数、长径比（纤维长度）、温度和水溶性高分子等各个因素对体系流变性能的影响。结果 纤维悬浮体系为非牛顿流体,表现剪切变稀现象。溶液的黏度随温度的变化经线性拟合符合Arrhenius方程。纤维质量分数、长径比（纤维长度）的提高均会增加体系表观黏度,促进纤维的分散及网络结构形成,而温度的提高,黏度会呈指数形式减小。加入水溶性高分子PVA和聚丙烯酰胺分散剂均会提高体系黏度,有助于纤维的分散;PVA醇解度越高,亲水基团越多,易与纤维产生更多氢键作用,形成纤维网络结构,有助于后续发泡结构控制,醇解度过高则易凝胶化。阳离子型CPAM有助于改善纤维表面负电荷,破坏纤维静电吸附,使得纤维分散更均匀。结论 纤维质量分数、长径比（纤维长度）、体系温度等因素会影响纤维悬浮液流变特性,水溶性PVA和分散剂聚丙烯酰胺的加入有助于纤维的分散,对工业化纤维浆料配比加工具有参考意义,同时体系的黏流特性有利于生产线浆料输送系统的设备设计...