射频法涂层碳纤维的高温氧化性

国内外为提高碳纤维的高温氧化性，采用化学气相沉积法在碳纤维表面涂覆抗氧化涂层技术已广泛应用。本文采用低温射频法对碳纤维涂覆碳化硅涂层，并对涂层碳纤维进行800℃高温抗氧化性研究。热重分析发现，此种涂层碳纤维具有一定的抗氧化性，其氧化失重与时间和温度呈现抛物线规律变化。利用电子探针及透射电镜研究发现，涂层的表面致密化程度和界面结合情况是影响其抗氧化性的关键因素。     

炭/炭复合材料表面熔盐反应制备TiC涂层及其性能研究

利用熔盐反应法在由NaCl和KCl组成的混合盐体系中成功地在炭/炭复合材料表面制备出TiC涂层。使用XRD和SEM等方法对涂层的晶相组成和微观形貌进行了分析和观察。研究了涂层试样从室温到1 200℃范围内的氧化行为以及在800℃静态空气中的氧化失重情况。结果表明:在850~950℃内能够在炭/炭复合材料表面制备TiC涂层,在950℃制备的TiC涂层中还含有AlCTi2。随着反应温度的升高,涂层的厚度增加,涂层颗粒尺寸增大。在950℃保温6 h制备的涂层完整均匀,与基体的结合良好,但是在局部区域仍有微小的裂纹存在。高温生成的AlCTi2在一定程度上提高了涂层试样的抗氧化性,涂层后炭/炭复合材料的起始氧化失重温度从原来的450℃升高到800℃左右,氧化12 h的失重率为5.09%。     

中间相沥青基碳纤维表面TaC涂层的研究

采用溶胶-凝胶(sol-gel)法在中间相沥青基碳纤维的表面制备了碳化钽(TaC)涂层。运用FTIR对钽溶胶、凝胶的特征基团进行了分析,借助X射线衍射、扫描电镜分析TaC涂层纤维的物相组成和微观结构,并利用热失重研究了涂层对碳纤维抗氧化性能的影响。研究结果表明,经过二次涂层,1600℃热处理后,碳纤维表面的TaC涂层均匀致密,无明显孔洞,呈连续的层状结构,涂层厚度约为150nm,且涂层中存在大面积的白色TaC颗粒。研究结果还表明,二次涂层后碳纤维起始氧化温度比无涂层碳纤维提高了250℃,且纤维在800℃以下几乎没有明显的失重,氧化终止温度也提高到870℃,该涂层提高了碳纤维的抗氧化性能。     

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SiC-SiO_2/ZrO_2-SiC复合抗氧化涂层

为了提高C/C复合材料在高温有氧环境的抗氧化性,在SiC抗氧化涂层防护的基础上,采用气相沉积法及溶胶凝胶吸附冷凝热蒸汽法在C/C复合材料表面制备出了SiC-SiO2/ZrO2-SiC复合涂层。利用扫描电镜、能谱质谱测试及X射线衍射等检测方法对涂层各层进行了分析。结果表明,溶胶吸附ZrCl4蒸汽法制备ZrO2涂层,不仅能够在高温自动修复单层SiC涂层的裂纹缺陷,还起到了在制备外层SiC涂层过程中缓冲应力的作用。这种多层复合涂层在高温下具有良好的抗氧化性,在1 800℃等离子焰动态空气氧化120 s后,计算得出该涂层失重速率仅为0.4 g/(m2·s),表明该涂层具有卓越的抗氧化性。     

C/C复合材料抗氧化耐高温SiC陶瓷涂层的研究

采用高温反应法和PVD法在SiC工业合成炉内制备了C/C复合材料耐高温抗氧化SiC陶瓷涂层.用XRD、SEM对其物相组成和显微结构进行了表征与分析,讨论了涂层的形成机理,并研究了其高温氧化性能.研究结果表明,所制备的陶瓷涂层主要由α-SiCβ-SiC组成,晶粒发育完整,涂层表面致密、无裂纹,且与碳基体结合紧密,涂层厚度约600μm,涂层抗氧化性良好,在1500℃空气中氧化10h失重约为0.3%.     

SiO2涂层/三维碳纤维编织体材料的氧化动力学和机理研究

采用溶胶-浸渍法,在三维碳纤维编织体的纤维表面涂覆SiO2涂层,通过XRD、SEM、等温氧化失重和非等温TG-DTG等测试手段研究了制备方法对涂层完整性的影响,并对涂层/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:采用该方法所得到的涂层均匀完整,与纤维表面结合良好;等温条件下,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.材料的氧化过程随温度升高可分为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,分界点为600℃;非等温条件下,材料的氧化过程呈现自催化特征.     

粘胶基碳纤维的制造及其应用

粘胶基碳纤维是以粘胶纤维为原料,在低温热处理后再在非氧化性条件下经800℃以上的高温热处理而制得的以碳为主要成分的纤维材料。本文主要从粘胶基碳纤维的制造工艺、碳化机理、产品性能及用途几方面作简单介绍,并对粘胶基碳纤维的发展前景作了展望。     

ZrO2-SiO2复合涂层/三维碳纤维编织体材料的氧化动力学研究

采用溶胶-浸渍法,在三维碳纤维编织体(简称:RB)的纤维表面涂覆ZrO2-SiO2复合涂层,通过XRD、SEM、等温氧化失重和非等温TG-DSC等手段研究了制备方法对涂层完整性的影响,并对涂层/编织体材料(简称:CB)氧化反应的动力学进行了系统研究。结果表明:采用该方法所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;等温条件下,材料失重低于70%时,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,材料失重高于70%时,其失重率与氧化时间呈抛物线关系;非等温条件下,材料的氧化过程呈现自催化特征。     

Ti-Al合金微弧氧化处理的现状与应用

针对Ti-Al合金在800℃以上的抗氧化性和摩擦磨损性能存在的问题,分析了Ti-Al合金微弧氧化技术的研究现状和存在问题,提出了解决Ti-Al合金高温氧化和摩擦磨损性能的关键问题,并对抗800℃以上氧化的Ti-Al合金微弧氧化陶瓷层在航空领域的应用进行展望。     

羟胺改性对聚丙烯腈预氧化纤维低温碳化的影响

分别将未经过与经过盐酸羟胺处理的预氧化纤维在氮气(99.999%)气氛下,以5℃/min的升温速率加热至800℃进行低温碳化。通过定量傅里叶变换红外光谱、差示扫描量热分析、热失重分析等手段研究了羟胺改性对预氧化纤维在低温碳化过程中的影响。结果表明:羟胺改性可以使原来环化不完全的预氧化纤维在较低温度下进一步环化,从而提高了其热稳定性和碳化收率,所得碳纤维的性能也得到了较大幅度的提高。     

热喷涂镍-铬基涂层的高温氧化性能

为了提高钢体结构材料的高温氧化性能,采用超音速电弧喷涂技术和微弧等离子喷涂技术,在45钢基体上分别制备了Ni-Cr基涂层和Ni-Cr/ZrO2复合梯度涂层,对45钢基体、Ni-Cr基涂层和Ni-Cr/ZrO2复合梯度涂层进行了1100℃高温氧化实验,采用热重分析(TGA)、X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)等方法研究了涂层的氧化性能.结果表明,Ni-Cr基涂层和Ni-Cr/ZrO2复合梯度涂层高温氧化后,表面组织结构致密,与45钢基体相比,具有更优良的抗高温氧化性能.     

钛合金高温防护陶瓷涂层的制备与性能

以磷酸二氢铝作为粘接剂,氧化镁与氧化锌作为固化剂,氧化铝与氮化硼作为填料,正硅酸四乙酯作为助剂制备出水性涂料,通过空气喷涂将涂料喷涂到TC18钛合金表面固化后制备出高温防护陶瓷涂层,并对涂层防护的钛合金基体进行了900℃条件下的高温氧化试验与抗热震试验。结果表明:高温氧化试验结束后整个TC18钛合金基体完全氧化,涂层涂覆试样保持完好,在900℃高温氧化环境中达到弱抗氧化性级别。陶瓷涂层历经60次空冷与水冷的抗热震性试验后陶瓷涂层保持宏观完整,未发生大面积脱落现象。     

烧结温度对防氧化涂层性能影响研究

研制了一种以磷酸盐涂层和陶瓷涂层相结合的新型复合防氧化涂层,针对不同的烧结温度研究了这种复合涂层的防氧化性能。结果表明：在700℃静态氧化30h后,800℃烧结的复合涂层试样的氧化失重率最小,为0．99％,经过900℃、3min←→室温、2min30次和1100℃、3min←→室温、2min10次连续热震后,其氧化失重率仅为0．31％,氧化速率为1．34×10^-7g·cm^-2·s^-1。SEM观察结果显示不同烧结温度制备的涂层表面微观形貌明显不同,800℃烧结的涂层表面完整致密,氧化后涂层仍然保持完好,没有脱落,说明该涂层与炭基体的结合性能以及热稳定性能良好,适合作为飞机炭刹车副的防氧化涂料。     

四种奥氏体耐热钢材料的抗氧化性能研究

采用称重法测得了奥氏体耐热钢253 MA、310 S、625、800 H在800℃下5次热循环的高温氧化动力学曲线,并结合扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDS)和X射线衍射(XRD)对氧化层厚度、氧化膜结构及组分进行了分析.结果表明:耐热不锈钢253 MA、310 S、625、800 H在800℃下5次热循环增重曲线均呈近似抛物线规律,表现出良好的高温抗氧化性;氧化膜由外层致密的尖晶石结构和内层的金属氧化物组成,随循环次数增多,外层尖晶石结构也增多变大;致密的氧化膜是其具有优异的抗高温氧化性能的主要原因;经对比,625耐热钢的抗高温氧化性能最优.     

TiC基金属陶瓷的高温氧化行为

研究了以Fe-Cr-Si或Ni-Fe-Cr-Si为粘结相的新型TiC基金属陶瓷在850℃空气中的氧化行为,测定并计算了氧化增重与时间的函数关系及氧化速率.结果表明,这类陶瓷材料的氧化为"钝化型氧化",显示出较好的抗氧化性和力学性能.通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)等手段,分析了氧化膜的组成与结构,探讨了TiC基金属陶瓷高温下的耐氧化机理.     

车用石墨密封环抗氧化陶瓷涂层的研制

为提高车用石墨密封环抗氧化性,延长使用寿命，笔者从抗氧化陶瓷涂料所用原料入手，经正交实验确定了配方和相关工艺。利用附着力测定法、热分析对陶瓷涂料进行分析。结果表明：陶瓷涂层与石墨环在常温和高温条件附着力均较好；涂役陶瓷涂层石墨环失重率仅为12％；陶瓷涂层阻止了碳的氧化，延长了车用石墨密封环的使用寿命。     

高温滑板润滑剂的研制与应用

采用高纯鳞片石墨微粉为主原料,去离子水为分散介质,辅以有机、无机结合剂及表面活性剂、消泡剂和各种抗氧化剂,采用球磨混合工艺制备了水基高温滑板润滑剂,研究了抗氧化剂种类(分别为B4C微粉、SiC微粉、h-BN微粉、TiB2微粉以及Si微粉)和加入量对润滑剂高温抗氧化性能的影响,并将自制润滑剂与日本进口润滑剂进行了不同温度(20～800℃)下的润滑性对比。结果表明:1)外加3%(w)h-BN微粉可赋予润滑剂涂层最佳的高温氧化防护效果;2)与日本滑板润滑剂相比,自制润滑剂在高温(200～800℃)下表现出更好的润滑性;3)显微形貌观察发现,自制滑板润滑剂的石墨较日本的粒度小,结合较紧密,更有利于润滑剂高温抗氧化性和耐磨性的提高;4)实际应用表明,自制滑板润滑剂在滑板表面形成润滑剂涂层后,能满足滑板4～5次连滑的要求,其应用效果与日本进口产品相似。     

铁铬铝基高温抗氧化陶瓷涂层粘结料优化

从高温涂层的抗氧化性、热震性研究入手,详细探讨了粘结料的始熔温度、熔融温度范围以及热膨胀系数对敞开体系1300℃下熔烧制备FeCrAl基高温(1200℃)抗氧化陶瓷涂层性能的影响,优化出具有良好性能的高温(1200℃)粘结料. 研究结果表明,具有合适的始熔温度、熔融温度范围和较高热膨胀系数的高温粘结料是制备性能优良的陶瓷涂层的基础. 实验中采用了热态显微镜、高温热膨胀仪等测试手段对粘结料性能进行了表征,揭示了涂层性能与结构之间的关系.     

石墨材料抗高温氧化涂层的研究

研究了用聚碳硅烷树脂溶液浸涂的石墨试样，经固化和烧成等处理，在其表面形成一层β－ＳｉＣ涂层，提高抗氧化性。讨论了浸涂溶液浓度、浸涂时间和浸涂次数对抗氧化性的影响，并通过红外光谱、扫描电镜和能谱仪分析石墨表面涂层。试验结果表明，在石墨表面形成１．２ｍｍ厚β－ＳｉＣ涂层，石墨的比重由１．６４提高到１．７３，氧化失重率下降３～５倍，可在７００℃下长期使用。