硼酸盐作碳石墨材料抗氧化涂层的研究

采用硼酸盐涂层工艺来防护碳石墨材料被氧化是一种较经济的技术。防护效果也相当好。通过一系列的试验,对B_2O_3、Na_2O—B_2O_3、Na_2B_4O_7防护碳石墨材料被氧化的机理进行了探讨。试验结果表明,B_2O_3涂层在干燥空气中可以保证900℃、24h不氧化,700℃、100h不氧化,1000℃、2h不氧化;Na,O—B_2O_3涂层在干湿空气中都可以达到B_2O_3涂层的效果,Na_2B_4O_7在短时间高温下对碳石墨材料的氧化防护有一定的作用。     

SiC改性涂层石墨基体表面抗氧化性能研究

以Si粉和碳粉为包埋粉,通过包埋法在石墨基体材料表面制备了SiC抗氧化涂层,但发现涂层疏松多孔、不连续,导致其氧化防护能力弱,为了提高石墨基体材料的高温抗氧化性,分别在包埋粉中掺杂Cr粉和W粉,对涂层进行改性。结果表明,经Cr粉改性后的涂层致密连续,表面平整,制备涂层后的试样在1650℃下进行2h氧化实验,未掺杂金属粉的试样氧化失重率为0.46%;经Cr粉改性后,试样的氧化失重率为0.08%,涂层抗氧化性得到显著提高。但经W粉改性后的试样,由于W粉的热膨胀系数较大,且改性过程是物理改性导致其氧化失重率达到1.34%。     

C/C复合材料抗氧化涂层材料体系的研究进展

C/C复合材料高温力学性能优异,但其最大缺点是在高温下会被快速氧化,而在其表面制备抗氧化涂层是提高其使用寿命的最直接有效的方法。该文综述了国内外C/C复合材料抗氧化涂层的材料体系的最新研究成果,根据磷酸盐、硅化物、稀土硅酸盐、硼化物、难熔金属碳化物等各种材料的物理化学性质,分析介绍了各种体系的抗氧化机理。通过总结对比大量涂层体系的抗氧化性能,指出目前研究中存在的问题及高温抗氧化涂层的发展趋势。     

LSI制备具有SiC涂层的石墨材料及其性能研究

以鳞片石墨、氮化硼粉、氧化钇粉、氧化铝粉作为掺杂粉末,掺杂粉末与硅粉的混合粉末作为硅源,采用液相渗硅工艺在石墨基体材料表面制备SiC涂层。研究硅源中掺杂粉末含量对渗硅后石墨样品性能与结构的影响。XRD与SEM分析表明,经过1600℃渗硅处理后,硅源中的Si渗透到基体内部与碳发生原位反应生成SiC涂层,SiC涂层表面粘附硅少。当掺杂粉末总质量分数为12%时,制备的SiC涂层具有良好的抗氧化效果,材料在1300℃空气中氧化6 h失重率仅为1.39%。     

炭石墨金属陶瓷塑料材料电加热复合元件的工艺研究

炭石墨金属陶瓷塑料电加热复合元件材料，主要以SiC、MoSi2、TiB2、Al2O3等金属和非金属氧化物、碳化物、硅化物和硼化物、石墨、炭纤维、聚氨酯酚基树脂或煤沥青的混合物，成型棒、管、板材烧制而成。使用范围，低电压、大电流，温度1200～1350℃，是一种炭纤维增强炭—石墨金属陶瓷塑料。     

超高温陶瓷材料的抗氧化性

氧化失效制约着在航空发动机等领域应用的超高温陶瓷的发展。本文对硼化物、碳化物超高温陶瓷材料在氧化机理和抗氧化研究方面作了综合评述。硼化物主要依靠表面非晶膜来阻止氧的扩散,温度过高,非晶膜失效;而碳化物则是靠金属碳氧化物层(MeCxOy)来阻止材料的进一步氧化。但大多数研究并未表明这些材料在2000℃以上仍有较好的抗氧化性。最后提出超高温陶瓷抗氧化的研究方向。     

镍/石墨复合粉体及其热喷涂涂层新材料

以中间相碳微球为芯材,采用水溶液加压氢气还原方法制备了镍包覆石墨(Ni/C)复合粉体材料. 对比研究了该粉体及其热喷涂涂层与以普通人造石墨为芯材的Ni/C粉体及涂层的性能差异. 通过研究球形Ni/C涂层的热稳定性能,找到了在涂层工作温度下涂层硬度和质量随时间的变化规律. 另外通过对比研究镍与石墨及其混合粉末的氧化失重,探讨了400℃下镍对石墨氧化的催化作用. 火焰喷涂实验发现,球形Ni/C粉体在较低能耗条件下即能制备出合格的涂层,且喷涂工艺参数易于控制,涂层性能更加稳定,涂层硬度的波动范围比普通Ni/C涂层缩小了70%. 在400℃的大气气氛中,涂层硬度大约在20 h左右出现最大值,然后减小并趋于稳定. 氧化实验发现,镍与石墨的混合粉末在25~28 h之间出现增重最大值(0.25%),这与假设镍对石墨的氧化无催化作用时粉末持续增重的情况不同.     

碳材料表面沉积硅化物的研究

采用化学液相沉积工艺(RCLD),在碳材料表面快速附着一层结合紧密、致密均匀的硅化物涂层,研究了不同直径的预制体表面处理以及电压和电流等对碳材料外部硅化物层结构和性能的影响。结果表明,经王水腐蚀的石墨表面粗糙化,有利于沉积层的生成和附着;预制体的直径为7mm、电压为52V、电流为60A时的抗氧化沉积层具有较好的性能。     

炭／炭硬化保温材料的表面涂层及抗氧化性能研究

研究了炭／炭硬化保温材料的两种表面涂层方法。对封孔后的低密度材料进行SEM分析,对硅粉涂层与炭界面进行EDS和XRD分析,然后,（360±10）℃气中进行氧化烧蚀试验。结果表明：封孔石墨颗粒大小对低密度炭／炭保温材料的封孔效果有很大的关系,TC-200涂层效果致密效果好;硅粉涂层与炭本体界面在1600℃后形成碳化硅致密层,对低密度材料起到很好的防护作用。     

石墨表面Si-SiC-ZrB_2抗氧化复合涂层的制备及性能表征

为了防止石墨材料在高温下氧化,采用尺寸为10mm×10mm×5mm的高强石墨为基体,以d_(50)为0.5、10μm的SiC,d50为3μm的ZrB_2,粒度为5~10mm的硅块为涂层主要原料,通过反应浸渗法,在真空状态下于1650℃保温30min进行气相渗硅,在石墨表面制备了Si-SiC-ZrB_2复合抗氧化涂层;利用XRD、SEM研究了涂层的相组成与微观形貌。结果表明:反应浸渗后涂层的主晶相为Si、SiC和ZrB_2,涂层与基体之间具有过渡结构。抗氧化试验表明:由反应浸渗法制备的Si-SiC-ZrB_2复合涂层结构致密,无裂纹,具有良好的抗氧化性能;在1500℃空气条件下循环氧化3次(48h)后,未发现石墨基体被氧化的痕迹,试样质量仅增加0.84%;氧化试验后的涂层由两部分组成,即含有ZrO_2、ZrSiO_4的氧化层以及致密的Si-SiC-ZrB_2涂层。     

轻石脑油制苯抗结焦抗渗碳防护涂层研究

针对轻石脑油制苯反应器的结焦和渗碳问题,采用在高温碳气氛中化学稳定,不引发催化结焦的SiO2作为涂层的主体材料制备防护涂层,在轻石脑油制苯反应器内进行1 000 h工况考核实验。实验结果表明,防护涂层与基体冶金结合、均匀致密,工况考核1 000 h后,涂层致密完整,未发生结焦和渗碳现象。同样条件下无涂层样品发生了明显的渗碳现象,样品表层中形成了粗大的碳化物相,经硬度测试,渗碳深度为150?m。本文提出的防护涂层具有良好的抗结焦和渗碳能力。     

金刚石生长相关技术的讨论

文章简单回顾了石墨、催化剂合金、叶蜡石的性能与金刚石生长的关系.石墨是转变成金刚石的唯一材料,石墨纯度是核心指标.元素Mn、Al、Cr等金属与碳形成碳化物稳定,不适合做催化剂,称难形成合成金刚石的金属；元素Ni、Co、Si等与碳形成碳化物不稳定,升高Fe-C中C活度,适合做催化剂,故称易形成合成金刚石的金属.高压下叶蜡石的密封性能来源于片状结构的紧密排列.     

石墨表面CVD氮化硅涂层的制备与抗氧化研究

采用化学气相沉积法，以SiCl₄-NH₃-H₂为先驱体气体和载气，在等静压石墨表面制备了氮化硅涂层，沉积温度900～1 300℃,沉积压力1 000 Pa,并在600～1 000℃进行了空气气氛静态氧化实验。X射线衍射结果表明，900℃和1 100℃沉积的氮化硅为非结晶态，1 300℃沉积的为结晶的α-Si₃N₄。氧化增重结果表明，900～1 300℃沉积的涂层，对石墨氧化均有明显的防护作用，其中，1 100℃涂层防护效果最好，900℃涂层防护效果最差。采用SEM对氧化前后的涂层表面进行了观察，900℃涂层在800℃或更高温度的空气气氛中发生了明显的氧化现象；1 100℃和1 300℃涂层即使在1 000℃下也未发生明显的氧化现象。基底的氧化由涂层开裂导致，且α-Si₃N₄结晶涂层开裂更显著。     

石墨材料抗氧化涂层机理探讨

目前,国内外关于石墨材料的抗氧化涂层制作和应用及其经济效益等方面,有许多报道和专利,但涉及到抗氧化涂层基础理论方面的论述所见甚少。本文主要想就此谈一些粗浅的看法,供同志们参考。一、涂层中某些金属为什么能和石墨基体粘合从国内外各种石墨材料抗氧化涂层的配方和制作过程来看,不管涂层分为几层,其各种功能又是如何,所应用涂层中含铝量均较高,有的达75％以上。而铝是不易与碳直接生成碳化物的,且其与石墨的热膨胀系数又不一致(相差7～8倍)。为什么能在高温下与石     

薄板坯连铸用浸入式水口的性能与使用

针对薄板坯连铸用浸入式水口的使用条件,选择了水口不同部位的材质。以板状刚玉、氧化铝粉、锆莫来石、电熔稳定氧化锆、电熔镁砂、天然鳞片状石墨等为原料制备了浸入式水口,重点研究水口本体铝碳材料的抗氧化性能和渣线锆碳材料的抗侵蚀性能,并模拟现场使用条件进行了烘烤试验。结果表明:所研制的水口材料性能完全满足使用要求,烘烤时无氧化和剥落;在薄板坯实际连铸生产条件下,所研制的浸入式水口稳定地实现了24炉连浇,为相关的浸入式水口研究提供了良好的基础。     

矾土基锆刚玉对铝碳材料性能的影响

以电熔白刚玉、熔融石英(粒度≤0.5 mm)为骨料,鳞片石墨(粒度≤0.15 mm)、电熔白刚玉粉(粒度≤0.088 mm和≤0.045 mm)、矾土基锆刚玉(粒度≤0.088 mm)为基质,热固性酚醛树脂作结合剂,压制成125 mm×25 mm×25 mm的试样,经200℃固化24 h后,在埋炭条件下经1 200℃保温2.5 h烧制成碳质量分数为28%的铝碳材料。研究了用质量分数分别为3%、6%、9%、12%的矾土基锆刚玉等量替代铝碳材料中的石墨对其常温物理性能、热态强度和抗氧化性的影响,并采用SEM分析烧成后试样的显微结构。结果表明:(1)随着矾土基锆刚玉加入量的增加,试样的显气孔率下降,体积密度增加,常温和高温抗折强度升高,抗氧化能力增强;(2)矾土基锆刚玉的加入量超过6%,试样的抗热震性显著下降;矾土基锆刚玉取代碳的量不宜超过6%。     

铝锆碳滑板用含纳米炭黑涂料的防氧化性能

以石墨和纳米炭黑为主要原料研制了一种滑板涂料,将其涂刷于铝锆碳滑板试块表面,自然干燥24 h后,分别在6007、00、800、9001、0001、100、1 200和1 300℃空气气氛中加热2 h,然后测量试块的质量损失率,并与涂刷日本涂料的试块和空白试块进行了对比,以研究该涂料对铝锆碳滑板的防氧化性能,还用扫描电子显微镜对1 300℃氧化后试块表面进行了显微结构分析。结果表明:研制涂料能在滑板表面形成一层保护膜,提高滑板的高温抗氧化性能;所添加的纳米炭黑等碳材料与滑板中的残余Si发生反应,可改善滑板的显微结构。     

ZrB2加入量对ZrO2-C材料抗氧化性的影响

以ZrO2、鳞片石墨、ZrB2、Al粉、Si粉为主要原料,以热固性酚醛树脂为结合剂,制成石墨、Al粉和Si粉的质量分数分别固定为17%、3%和3%,硼化锆的加入量(质量分数)分别为0、5%、10%、15%、20%和30%,尺寸为40 mm×4 mm×4 mm的ZrO2-C-ZrB2复合材料样坯,先在180℃处理24 h,再在还原气氛中于1 200℃保温6 h煅烧,最后在空气气氛中进行恒温氧化试验,氧化温度分别为800、900、1 000、1 100和1 200 ℃保温30min,测量试样氧化后的质量变化率和氧化层厚度,采用SEM分析氧化后试样断面及氧化层的显微结构.结果表明:1)随着ZrB2加入量从0增加到30%,在800～1 200℃氧化后试样的氧化层厚度逐渐减小;2)ZrB2氧化生成的B2O3在试样表面形成低熔点相的保护膜,抑制了石墨的氧化,提高了ZrO2-C-ZrB2材料的抗氧化性.     

采用无机-有机复合涂层改进含碳浇注料铝粉的抗水合性能

在60℃和100℃的水中放置36h,通过确定相和显微结构变化来研究未涂覆和涂覆无机-有机复合涂层的铝粉的水合性能,指明其抗水合性能得到显著改善。在空气气氛中于1250℃下放置1.5h,研究了与未涂覆和涂覆无机-有机复合涂层的铝粉共存的石墨的抗氧化性能。与有涂层的铝粉共存的石墨的氧化率相似于与无涂层的铝粉共存的石墨的氧化率,指明两种铝粉具有相似的抗氧化性。抗氧化性方面的极小变化以及抗水合性的显著改善,使得有涂层的铝粉作为潜在的抗氧化剂使用于含碳浇注料系统中。     

基于CaC_2低温制备金属碳化物/石墨烯复合物与高效氧气析出反应性能研究（英文）

碳化钙(CaC_2)用于制备碳材料、金属碳化物吸引了众多研究者的关注,但通常情况下需采用高温处理。首次报道了在较低温度(室温)下,球磨CaC_2与金属盐可直接制备超小尺寸的金属碳化物。所合成的Ni、Fe、Co碳化物的转化机理为碳化钙中具有还原性C_2~(2-)和氧化金属阳离子(M~(2+))之间的氧化还原反应。同时伴随复杂的氧化还原反应和哑铃状C≡C失去电荷、重构形成高石墨度的碳材料(即为石墨烯),原位形成的多层石墨烯材料可以作为良好的导电基底,用于电化学反应研究。值得注意的是,Ni-C-G复合材料表现出了优异的催化氧气析出反应性能。此结果可进一步支持其他金属碳化物-石墨碳复合材料的可控合成及广泛的电化学应用。