SiO2，SiC涂层／三维编织碳纤维的制备及其氧化性能

采用溶胶-浸渍法，成功地在三维编织碳纤维的纤维表面涂覆SiO2，并通过碳热还原反应制得厚度约为0．55gm的SiC涂层。研究了涂层／编织碳纤维(复合纤维)氧化反应的动力学和反应机理。结果表明：涂层能明显提高编织碳纤维的抗氧化性能：复合纤维的氧化反应过程可以分为2个阶段：第1阶段为反应控制；第2阶段为扩散和反应共同控制。     

SiO2-Al2O3复合涂层/三维碳纤维编织体材料的氧化动力学

采用溶胶-浸渍法,在三维碳纤维编织体(RB)的纤维表面涂覆SiO2-Al2O3复合涂层,通过XRD、SEM、等温氧化失重和非等温TG-DTG等手段研究了所制备涂层的组成和完整性,并对复合涂层/编织体材料(CB)氧化反应的动力学和机理进行了系统研究.结果表明采用该方法得到的涂层均匀完整,与纤维表面结合良好,能显著提高编织体材料的抗氧化性能;材料失重低于70%时,定温下,其失重率与氧化时间呈线性关系,反应速率常数随温度的升高而增大;等温条件下,材料的氧化过程随温度升高可分为两个阶段第一阶段为反应控制,第二阶段为扩散和反应共同控制,分界点为550℃;非等温条件下,材料的氧化过程呈现自催化特征.     

SiC涂层工艺对三维碳纤维编织物抗氧化性的影响

采用先驱体浸渍裂解(PIP)法在碳纤维表面制备SiC涂层.研究了涂层制备工艺对编织体抗氧化性能的影响.结果表明,经质量分数为10%的聚碳硅烷(PCS)溶液循环浸渍裂解所得样品的抗氧化性能最佳.对SiC/碳纤维非等温条件下氧化反应的动力学研究结果表明,SiC涂层/碳纤维的非等温氧化过程呈现自催化特征.氧化机理为随机成核,动力学参数为1g A=15.223 min-1,E=157.15 kJ·mol-1.     

SiC涂层对碳纤维抗氧化性能的影响

采用高能球磨的Si、C粉体,利用原位反应法在碳纤维表面制备得到了SiC涂层。利用XRD,SEM,TEM等分析测试手段对碳纤维涂层进行了相组成及形貌分析。通过对涂SiC和未涂SiC纤维的等温氧化试验,对涂层碳纤维抗氧化性能进行了研究。结果表明:制备的涂层均匀完整,涂层组成为纳米结构的β-SiC,厚度约为30 nm。在400～700℃SiC涂层可对碳纤维起到抗氧化作用。600℃氧化3h后,没有涂层的碳纤维表面出现明显的氧化侵蚀坑,而涂有SiC涂层的碳纤维损伤不明显。     

多功能梯度涂层对碳纤维强度的影响

运用化学气相沉积法在碳纤维表面获得C—Si梯度功能涂层的基础上,比较了C—Si梯度涂层与单Si涂层对碳纤维强度影响的差异。实验结果表明:由于C—Si梯度功能涂层减少了涂层与纤维间的各种不匹配因素,使其纤维束强度明显高于单Si涂层碳纤维。同时,适度空气氧化可使C—Si梯度功能涂层碳纤维与单Si涂层碳纤维强度均得到提高;当氧化时间相同,氧化温度为600℃时,上述涂层碳纤维的强度均高于氧化温度为650℃时的强度。另外,当涂层碳纤维在600℃与650℃氧化,C—Si梯度功能涂层碳纤维强度均大于单Si涂层碳纤维。     

碳纤维表面SiO2涂层的制备及其在镁基复合材料中的应用

利用Sol-Gel方法,通过优化溶胶的配置、纤维提拉过程和干燥烧结等工艺过程,在碳纤维表面制备出均匀的、无裂纹的SiO2涂层.采用SEM、XPS和TEM表征了碳纤维表面SiO2涂层的结构、形貌、元素分布以及涂层碳纤维/镁基体的界面结构.结果表明,涂覆SiO2的碳纤维,抗氧化能力提高,拉伸性能略有降低,但与镁基体复合后其拉伸强度降低了20%.SiO2涂层改善了Mg对碳纤维的润湿能力,有效地促进了熔融Mg液对碳纤维的浸渗.     

碳纤维表面镍镀层的XPS分析

采用电镀法制备镀镍碳纤维,应用X射线光电子能谱(XPS)分析技术研究涂层化学成分、元素化学状态及其随镀层深度的变化.结果表明:镀层表面的镍被氧化成NiO;中间镀层由单质镍组成,同时吸附少量O2;在镀层与碳纤维的界面处形成Ni-C-O键,此化学键为镀层与纤维之间提供了强大的界面结合力.基于对镀层的XPS分析,探讨镍在纤维表面的沉积过程.     

纤维涂层对Cf-Al2O3/Cu复合材料微观组织和性能的影响

为了改善增强相在Cf-Al2O3/Cu复合材料中的分布和结合,分别采用溶胶凝胶法和化学镀法对碳纤维(Cf)表面进行了镀TiO2和Cu涂层处理,并采用粉末冶金法结合内氧化工艺制备Cf-Al2O3/Cu复合材料.采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜、布氏硬度计和导电率测试等研究了纤维涂层对Cf-Al2O3/Cu复合材料组织...     

反应等离子熔敷原位合成高铬铁基复合涂层高温抗氧化性

利用前驱体碳化复合粉末制备技术,以蔗糖为碳的前驱体,制备了反应等离子熔敷Fe-Cr-C-W-Ni复合粉末;采用优化的反应等离子熔敷工艺,在调质C级钢(C≤O.35%)基材表面制备了以原位生成初生相(Cr,Fe)7C3为增强相,以γ固溶体与少量(Cr,Fe)7C3构成的共晶为基体的高铬铁基金属陶瓷复合涂层.应用EDS,SEM,XRD等研究了涂层的成分和组织结构.在900℃恒温氧化50、h的试验条件下测试了涂层的抗氧化性及氧化动力学曲线.结果表明,复合材料涂层及氧化膜的显微组织结构和相组成主要包括Cr2O3和Fe2O3,涂层具有较好抗氧化性能的原因是连续致密的氧化膜Cr2O3和Fe2O3阻挡了涂层被进一步氧化.     

短碳纤维增强羟基磷灰石生物材料的制备与性能

以短碳纤维(Cf)为增强体,采用湿法搅拌均化和自组装合成工艺使短碳纤维均匀分散于反应生成的羟基磷灰石(HA)粉体中,30 MPa下将复合粉体压制成型,并于1250℃氮气保护气氛常压烧结制备了短碳纤维增强羟基磷灰石生物复合材料(Cf/HA).为提高复合材料的界面结合,低温氧化法对碳纤维进行表面处理.采用IR,SEM技术研究短碳纤维处理前后的表面状态;SEM观察复合粉体的分散效果及复合陶瓷的断口形貌;三点弯曲法测其抗弯强度;单边切口梁法测其断裂韧性.实验结果表明碳纤维的表面处理对力学性能有很大影响,可大大提高复合材料界面结合强度,Cf添加量为0.5%(质量分数)时,增强效果最为理想,最大抗弯强度为67.70 MPa,断裂韧性达1.18 MPa.m1/2,比Cf未氧化处理的复合材料分别提高近20%和18%.研究表明湿法搅拌均化和自组装合成工艺是一种行之有效的均化技术,具有最小的纤维损伤度、高的碳纤维体积分数以及操作便利等优点,常压下烧结制备的短Cf/HA复合材料是一种很有发展前途的骨替代植入材料.     

聚合物先驱体组分对SiC/SiBCN复合材料性能的影响

以SiC纤维为增强相,SiBCN复相陶瓷先驱体为浸渍剂,采用聚合物先驱体浸渍裂解工艺制备了SiC/SiBCN复合材料。采用SEM和力学性能测试对SiC/SiBCN复合材料氧化前后组分、形貌及力学行为进行了分析。试验表明,随着SiBCN复相陶瓷先驱体中聚硼氮烷(PBN)含量的增加,先驱体陶瓷产率先增加后降低,SiC/SiBCN复合材料1000℃/20 h氧化后的弯曲强度保留率亦先增加后降低。这主要归因于SiBCN复相陶瓷先驱体中PBN含量的增加有利于先驱体分子交联程度增加,更容易形成稳定的三维网络结构。此外,材料孔隙率以及SiBCN复相陶瓷的氧化行为也成为影响SiC/SiBCN复合材料氧化稳定性的重要因素。     

SiC纤维增强高温合金复合材料可行性分析

SiC纤维增强金属基复合材料因耐高温、低密度等特点,在航空航天领域逐渐推广。为进一步提高SiC纤维增强金属基复合材料的使用温度,国内外开始尝试将SiC纤维与高温合金进行复合,以期发挥两者的优点,获得性能更加优良的高温结构材料。但SiC纤维增强高温合金复合材料发展缓慢,诸多尝试均未取得突破性的成功,界面问题是制约该类材料发展的"瓶颈"。虽然在克服界面反应方面也采取了诸多尝试,但该问题并未获得实质性的解决,因此有必要从根源入手对SiC纤维增强高温合金复合材料这一研究方向的可行性进行探讨。本文采用资料研究和实验研究相结合的方式,从SiC纤维增强高温合金复合材料的发展历史、界面反应问题的解决方案、SiC与高温合金界面反应的本质等几个方面逐层展开、一一论述,对SiC纤维增强高温合金复合材料的可行性进行阐述和分析。     

模压压力对2D-Cf／SiC复合材料性能的影响

以聚碳硅烷、SiC微粉为原料，二维碳纤维织物为增强体，采用先驱体转化法制备了2D-Cf／SiC复合材料，考察了模压压力对2D-Cf／SiC复合材料常温力学性能的影响。结果表明，随着模压压力的增加，纤维体积分数明显提高，但材料的力学性能未能随之提高，主要原因在于随着压力增加，SiC微粉对碳纤维的损伤加剧。模压压力的增加导致纤维体积分数增加和纤维损伤的加剧，两方面的原因造成模压压力对材料的力学性能影响不大。有压成型比无压成型制得的材料的高温抗氧化性要好，主要原因是在0MPa压力下，材料基体更容易出现裂纹，从而使得高温条件下氧化气氛更容易对材料性能造成损害。     

反应压力对炭纤维表面SiC涂层制备及组织结构的影响

以硅粉为硅源,采用原位反应法在炭纤维表面制备了SiC涂层,并研究了反应压力对SiC涂层的制备、组织结构及抗氧化性能的影响。结果表明：常压下制备的涂层疏松多孔,表面有较多的SiC纳米线,而负压下制备的涂层致密均匀。静态氧化测试表明：与常压下制备的SiC涂层相比,负压下制备的SiC涂层抗氧化性能更好,主要是由于涂层致密均匀,能够更好地阻隔氧气的扩散。根据实验结果,探讨了反应压力对SiC涂层生长机理的影响。常压下,沉积粒子能量低,难以克服遮蔽效应,因此易形成疏松多孔的涂层;而负压下,沉积粒子能量高,表面扩散率高,易形成致密均匀的涂层。     

SiCf／Ti-6AI-4V复合材料的界面研究

采用扫描电镜、透射电镜和x射线衍射仪研究了用中国制备SiC纤维增强的Ti-6AI-4V复合材料的界面反应，发现在SiC纤维的C涂层和Ti-6AI-4V基体之间形成的界面反应产物为细晶粒和粗晶粒的TiC，而无C涂层的SiCf／Ti．6AI．4V的界面反应产物，从SiC纤维到Ti-6AI-4V基体，依次为细晶粒的TiC＋Ti5Si3、粗晶粒的TiC和Ti3SiC2。还测量了界面反应区厚度并讨论了界面反应机理。     

SiCf/Ti-6Al-4V复合材料的界面研究

采用扫描电镜、透射电镜和X射线衍射仪研究了用中国制备SiC纤维增强的Ti-6Al-4V复合材料的界面反应,发现在SiC纤维的C涂层和Ti-6Al-4V基体之间形成的界面反应产物为细晶粒和粗晶粒的TiC,而无C涂层的SiCf/Ti-6Al-4V的界面反应产物,从SiC纤维到Ti-6Al-4V基体,依次为细晶粒的TiC+Ti5Si3、粗晶粒的TiC和Ti3SiC2.还测量了界面反应区厚度并讨论了界面反应机理.     

Effect of SiC whiskers on the oxidation protective properties of SiC coatings for carbon/carbon composites

In order to effectively employ the unique high temperature mechanical properties of carbon/carbon composite substrates, SiC coatings reinforced by SiC whiskers were prepared by pack cementation method. The effect of SiC whiskers on the oxidation resistance properties of the single-layer coating and double-layer coating was investigated. SiC whiskers in the single-layer SiC coating have little effect on the anti-oxidation property but obviously improve the thermal shock property. The double-layer coating with inner-layer reinforced coating exhibits more perfect anti-oxidation ability than the double-layer coating with SiC inner-layer coating.     

热压工艺对SiC纤维增强TB8复合材料组织影响研究

通过箔-纤维-箔法制备了Si C纤维增强TB8复合材料,采用光学电子显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)和电子探针(EPMA)对复合材料的微观组织进行表征与分析,研究了真空热压复     

SiCf/Ti-6Al-4V复合材料界面反应动力学

SiC纤维增强Ti基复合材料（SiCf／Ti）容易发生界面反应，从而影响其力学性能。开展界面反应和动力学的研究，对于SiCdTi复合材料的制备和服役具有指导意义。采用扫描电镜、透射电镜和X射线衍射分析了SICf／Ti-6Al—4V复合材料的界面反应及其动力学，发现SiC纤维的C涂层与Ti-6Al—4V反应形成粗晶粒的和细晶粒的TiC，长期高温热处理使得界面反应加剧，TiC层加厚，当C涂层完全消耗后，界面反应层中除了TiC外，还出现了Ti3SiC2。研究表明，界面反应层的加厚受元素扩散控制，服从抛物线规律，求出的动力学参数Q为268．8kJ／mol，k为0．0057m/s1/2。     

SiC泡沫陶瓷材料的高温氧化行为

采用可控熔渗反应烧结法制备具有宏观三维连通结构的SiC泡沫陶瓷,研究了SiC泡沫在不同温度的氧气中的氧化行为.结果表明:在800～1300 ℃温度范围内,SiC泡沫陶瓷与块体SiC陶瓷类似,其氧化动力学曲线符合抛物线规律,氧化过程受氧化剂在氧化膜中的扩散控制,氧化膜结晶后材料的氧化速率显著降低.