等离子喷涂制备C/C复合材料SiC涂层的驻点烧蚀性能

目的在C/C复合材料表面制备SiC涂层,提高C/C复合材料抗烧蚀性能。方法采用真空等离子喷涂技术在C/C复合材料表面制备纯Si涂层,在惰性气氛保护下对涂层高温热处理,纯Si涂层与C元素在高温下反应,原位生成SiC涂层。利用电弧加热器在不同烧蚀温度下,分别考核涂层的驻点烧蚀性能,并采用OM、SEM、EDS和XRD等对烧蚀前后的微观形貌和物相成分进行分析。结果在C/C复合材料表面制备了致密的SiC涂层,涂层中没有明显的裂纹存在,并在涂层下方产生较深的渗透区域,深度超过涂层厚度。制备的SiC涂层在1400℃下烧蚀50 s,涂层完整,具有良好的驻点烧蚀性能;在1600℃和1650℃下烧蚀50 s,涂层部分剥落,C/C复合材料基体产生烧蚀。结论 SiC涂层在高温下氧化成Si O2玻璃态膜,并覆盖在C/C复合材料表面,对基体具有良好的保护作用。随着烧蚀温度的提高,在超音速气流的冲刷下,由于热膨胀系数不匹配和SiC主动氧化的原因,涂层在烧蚀面边缘出现剥落,且剥落现象越来越严重,涂层失去对C/C基体的保护作用,烧蚀性能下降。     

C/C复合材料大气等离子喷涂mullite/ZrB2-MoSi2涂层抗烧蚀性能

采用大气等离子喷涂技术(APS)在C/C复合材料表面制备了mullite/ZrB₂-MoSi₂双层抗烧蚀涂层。借助XRD、SEM、EDS等分析手段对涂层的组织结构进行研究;基于氧丙烯焰烧蚀试验考察ZrB₂-MoSi₂/mullite复合涂层对C/C复合材料高温耐烧蚀性能的影响。结果表明,在1700 °C和1800 °C的氧丙烯焰下烧蚀60 s,ZrB₂-MoSi₂/mullite涂层试样的质量烧蚀率分别为3.49×10_-3 g/s与3.77×10_-3 g/s。其与单层ZrB₂-MoSi₂涂层试样相比,ZrB₂-MoSi₂/mullite涂层试样展现了出色的抗烧蚀性能。烧蚀过程中形成的硅酸盐玻璃可以作为热障层而减少氧气的进一步渗透,并且还具有自我封填缺陷的能力,使ZrB₂-MoSi₂/mullite涂层表现较好的抗烧蚀性。     

混杂C/C复合材料的烧蚀性能

利用等离子体火炬为高温热源,研究了混杂C/C复合材料的烧蚀性能.结果表明:随着烧蚀区域从火焰中心到边缘的变化,材料的烧蚀特性从中心区域的以热力学烧蚀为主向靠近边缘区域的以热化学烧蚀为主过渡;碳基体和碳纤维的抗热力学烧蚀性能相当,而碳纤维的抗热化学烧蚀特性则明显优于碳基体.     

等离子喷涂ZrC涂层耐烧蚀性能与机理研究

采用等离子喷涂工艺在C/SiC基体材料表面制备了较为致密的W粘结层和ZrC耐烧蚀涂层,利用氧乙炔火焰测试其抗烧蚀性能。结果表明:涂层具有良好的抗烧蚀性能。经烧蚀距离30 mm的氧乙炔烧蚀300 s后,涂层的质量烧蚀率为1.7×10~(-3)g·s~(-1),仅为无涂层试样的68%;线烧蚀率为4.0×10~(-4)mm·s~(-1),仅为无涂层试样的30%。随着烧蚀距离的减小,涂层的质量烧蚀率不断增大,线烧蚀率不断减小。试样表面温度梯度导致涂层存在3种典型烧蚀形貌,中心致密区,过渡区以及边缘疏松区。温度较高的中心区氧化产物为WO_3,其发生熔融并填充涂层内部孔隙和裂纹,形成致密层,且与ZrO_2所产生的协同效应有效降低了机械剥蚀几率,烧蚀以热化学烧蚀为主;温度较低的边缘区烧蚀产物未发生熔融且呈现疏松状,烧蚀主要表现为热化学烧蚀和机械剥蚀。     

C/C复合材料高温抗烧蚀涂层的研究进展

C/C复合材料在高温燃气高速冲刷环境中的严重氧化烧蚀限制了其在航空航天等领域的广泛应用,采用抗烧蚀涂层技术是目前提高该材料高温抗烧蚀性能的有效方法。综述了近年来国内外C/C复合材料高温抗烧蚀涂层在玻璃涂层、金属涂层、陶瓷涂层等体系方面的研究进展,总结并评价了C/C复合材料抗烧蚀涂层的抗烧蚀性能测试技术及其研究成果,提出了C/C复合材料高温抗烧蚀涂层在未来研究中潜在的重点发展方向。     

SiC涂层对C/C复合材料高温氧乙炔焰烧蚀性能影响

采用化学气相反应法在C/C复合材料表面制备抗氧化SiC涂层,借助X射线衍射仪、扫描电镜及能谱等分析手段,研究涂层的结构;通过氧乙炔焰烧蚀试验考察SiC涂层对C/C复合材料高温耐烧蚀性能影响。结果表明:SiC涂层可明显提高C/C复合材料的高温短时耐烧蚀性能,经过20 s的高温氧乙炔焰烧蚀后,C/C复合材料试样的线烧蚀率和质量烧蚀率分别为13μm/s和6.6 mg/s,SiC涂层试样的线烧蚀率和质量烧蚀率分别为22μm/s和0.5 mg/s;在烧蚀中心区,涂层试样的烧蚀以升华分解为主,同时还伴有氧化烧蚀和微区机械剥蚀;在烧蚀过渡区,涂层的烧蚀机制以热氧化和燃气冲刷为主;而在烧蚀边缘区,涂层的烧蚀则主要表现为弱氧化烧蚀。     

ZrCP/W复合材料的等离子烧蚀行为

采用等离子烧蚀装置对ZrCP/W复合材料的烧蚀性能进行了研究.结果表明:ZrCP/W复合材料的线烧蚀率随ZrC含量和烧蚀时间的增加而增大.烧蚀后,在试样表面形成了烧蚀坑和熔融层,熔融层的厚度达到1 mm左右.在烧蚀过程中,烧蚀层中的物相发生了化学反应,并生成了新相.复合材料的主要烧蚀机制是以熔化烧蚀为主,兼有热化学烧蚀.     

混杂C／C复合材料的烧蚀性能

利用等离子体火炬为高温热源，研究了混杂C／C复合材料的烧蚀性能。结果表明：随着烧蚀区域从火焰中心到边缘的变化，材料的烧蚀特性从中心区域的以热力学烧蚀为主向靠近边缘区域的以热化学烧蚀为主过渡；碳基体和碳纤维的抗热力学烧蚀性能相当，而碳纤维的抗热化学烧蚀特性则明显优于碳基体。     

C/C-Cu复合材料的烧蚀性能及烧蚀机理

采用真空熔渗技术制备新型C/C-Cu复合材料。采用氧-乙炔焰测试不同时间下C/C-Cu复合材料的抗烧蚀性能,利用XRD、SEM分析材料烧蚀后的物相组成及组织形貌,对C/C-Cu复合材料的烧蚀机理进行研究。结果表明:烧蚀时间对材料的烧蚀率有显著影响,随着时间的延长,材料的质量烧蚀率和线烧蚀率均呈上升趋势;烧蚀后复合材料表面生成氧化物相TiO2和Cu2O,原来的TiC相被TiO2相替代;C/C-Cu复合材料的烧蚀性能优于C/C复合材料的烧蚀性能;C/C-Cu复合材料的氧-乙炔焰烧蚀机制为热氧化烧蚀、热物理烧蚀(升华)和机械冲刷的综合作用。     

ZrC_p/W复合材料的烧蚀性能

用自制的氧乙炔烧蚀装置对ＺｒＣｐ／Ｗ复合材料烧蚀性能进行了研究。结果表明：复合材料的质量烧蚀率和线烧蚀率由低到高的排列顺序为 ４０％ＺｒＣｐ（体积分数,下同）／Ｗ＜３０％ＺｒＣｐ／Ｗ＜Ｗ;钨中加入ＺｒＣ颗粒明显提高了钨的抗烧蚀性能,而且 ＺｒＣ颗粒含量越高,材料抗烧蚀性能越好。并用多波长高温计对烧蚀表面温度进行在线测试。复合材料烧蚀机理是Ｗ,ＺｒＣ的氧化烧蚀。     

C/C复合材料表面CoNiCrAlTaHfY/Co复合涂层的组织

在H2+Ar等离子刻蚀后的C/C复合材料表面进行等离子渗Co和CoNiCrAlTaHfY共渗复合处理,形成CoNiCrAlTaHfY/Co多元复合涂层,通过与刻蚀前后制备的CoNiCrAlTaHfY涂层对比分析,研究了刻蚀与Co过渡层对CoNiCrAlTaHfY/Co复合涂层组织、成分及结合强度的影响。结果表明,刻蚀前、后形成的CoNiCrAlTaHfY涂层厚度分别为10μm和14μm。刻蚀处理后,原棒状炭纤维与紧密包裹其的碳基体分别被刻蚀成针状和薄壁管,在炭纤维与基体碳之间形成孔隙,比表面积也相应增大,促进元素形核和扩散,使涂层与基体结合强度增加。在刻蚀表面与CoNiCrAlTaHfY多元涂层间增加Co过渡层,形成的CoNiCrAlTaHfY/Co复合涂层厚约30μm,复合涂层成分连续,组织均匀致密,由CrCoTa,Al2Ta,Cr2Ta,Alx Cry,Al Co2Ta,Co,AlxNiy组成,Co过渡层与CoCrAlTaHfYNi表层分别以三维岛状和柱状生长。CoNiCrAlTaHfY表层/Co过渡层/基体间的互扩散导致涂层与基体间的结合力明显提高。     

Effect of Mo/Si Ratio on the Microstructure and Oxidation Resistance of Si-Mo Coating for C/C Composites

Oxidation protective Si-Mo coatings were prepared by pack cementation on the surface of C/SiC coated carbon/carbon composites. The influences of Mo/Si mass ratio in the pack powders on the microstructure and oxidation resistance of the coating were investigated. It showed that with the Mo/Si ratio increasing from 0.1 to 0.4, the MoSi2 proportion and the dimension of cracks in the coating increased, and the oxidation protective ability of the coated specimens firstly increased and then decreased. The coating...     

火焰喷涂碳化物涂层的耐磨性研究

对碳化物复合粉末热喷涂工艺和Ni基自熔合金粉末热喷焊工艺进行了研究，在低碳钢基体上分别采用氧-乙炔火焰喷涂Co包WC粉末、Ni包WC粉末，以及火焰喷焊Ni60、Ni60 20％WC自熔合金工艺获得耐磨合金涂层。研究了涂层的显微结构和相特征以及耐磨性。结果表明，在喷焊Ni60 20％WC粉末涂层的组织中，由于加入了WC粒子，有效改善了涂层的显微组织和性能，得到了喷焊质量和耐磨性俱佳的合金涂层。     

碳黑含量对放电等离子烧结Fe-Cr-C/TiCN复合材料组织和耐磨性的影响

采用机械合金化和放电等离子烧结法制备了不同碳含量的Fe-Cr-C/TiCN复合材料。通过扫描电镜、X射线衍射、维氏硬度和球-盘式摩擦试验,系统地研究了碳含量对Fe-Cr-C/TiCN复合材料组织和磨损性能的影响。结果表明,在含碳量为1.0%~5.0%（质量分数,下同）的烧结样品中形成了(Cr, Fe)₇C₃碳化物,而当碳含量达到4.0%~5.0%时,出现了(Cr, Fe)₃C相。碳含量对Fe-Cr-C/TiCN复合材料的组织均匀性和致密化有着较为重要的影响,当烧结温度为~1000 ℃时,致密度由未加碳时的95.0%提高到的99.7%（含碳量为3.0%）,说明已实现了完全致密化。当含碳量为3.0%时,维氏硬度达到11 940 MPa。此外,添加适量的碳（3.0%）有助于获得良好的磨损性能,即摩擦系数波动范围小,平均摩擦系数为0.320,磨损率为6.8×10^-4 mm³·N^-1·m^-1。