Cr含量对炭/炭复合材料SiC/Al-Si抗氧化涂层的影响(英文)

采用料浆法在已制得SiC内涂层炭/炭(C/C)复合材料(SiC-C/C)表面,制备了不同Cr含量(质量分数分别为0%,31.85%,44.95%及55.57%)的Al-Si合金涂层。分别采用X射线衍射法(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)及1773K静态空气气氛中的恒温氧化试验,测试了所得涂层试样的微观结构及抗氧化性能。结果表明:Cr元素可以显著提高Al-Si合金涂层的抗氧化性能;Cr含量为44.95%的Al-Si合金涂层SiC-C/C复合材料试样在1773K空气气氛中氧化197h后的氧化增重为0.079%(质量分数)。     

新型SiC-MoSi2/Al-O-Ti炭/炭抗氧化复合涂层的制备及其性能研究

采用包埋和涂刷法制备出一种新型的炭/炭复合材料抗氧化涂层,它由自愈合内涂层、热膨胀系数匹配过渡层、氧阻挡层三层复合而成.用SEM,XRD对它的组分和形貌进行了表征,同时测试了涂层在1 000,1 300和1 400℃下的抗氧化性能和抗热震性能.实验结果表明:该涂层能在1 400℃下有效保护炭/炭材料达50 h以上,经过...     

C/C复合材料SiC-TaSi2/MoSi2抗氧化复合涂层研究

采用包埋技术在C/C复合材料表面制备SiC-TaSi2/MoSi2抗氧化复合涂层,通过恒温氧化实验以及X射线衍射(XRD)分析、扫描电镜(SEM)观察及能谱(EDS)分析,研究了包埋粉料中Ta,Mo含量对复合涂层微观结构和高温抗氧化性能的影响.结果表明,Ta,Mo摩尔比为1:1时所制备的复合涂层具有相对较大的厚度和较为致密的结构,氧化过程中在该涂层表面形成致密和稳定的玻璃态SiO2保护膜.在1500℃氧化326 h和经过23次1500℃至室温间的急冷急热后,带有该涂层的C/C试样失重仅为0.97%,表明该涂层具有优异的抗氧化和抗热震性能.     

碳/碳复合材料高温抗氧化涂层的研究进展

阐述了国内外近几年来碳/碳复合材料抗氧化涂层的研究新进展,并从碳/碳复合材料的氧化机理、抗氧化涂层的基本条件以及抗氧化涂层类型等方面重点介绍了抗氧化涂层技术。并指出了目前关于抗氧化涂层技术研究中存在的问题。     

炭/炭复合材料表面等离子喷涂钨涂层结构与性能研究

采用等离子喷涂工艺在炭／炭复合材料表面喷涂成型了0.8—1mm厚的钨涂层和含有0．03—0．08mm担中间涂层的钨涂层。SEM和金相显微镜分析表明：涂层与基体之间结合良好，涂层组织致密，孔隙较小。涂层剪切强度5～MPa，压缩强度大于100MPa，相关分析表明试样破坏首先发生在基体材料内部。     

炭/炭复合材料声电沉积钙磷生物活性涂层的生长机理

通过声电沉积在炭/炭复合材料表面制备钙磷生物活性涂层,采用SEM（带EDAX）,XDR,FTIR研究电沉积时间对钙磷生物活性涂层的形貌、结构和组成的影响.实验结果表明：沉积初始先在炭/炭表面形成无定形层,片状磷酸氢钙（DCPD）在其表面生长,随着电沉积时间的延长,逐渐向针状的羟基磷灰石Ca10（PO4）6（OH）2（HA）转变,涂层厚度和n（Ca）/n（P）不断增加,涂层的结晶度和电解液的pH值下降.涂层为缺钙磷灰石.同时探讨了在炭/炭复合材料表面钙磷生物活性涂层的生长机理.     

炭/炭复合材料表面氢刻蚀改善等离子体渗Cr层的抗氧化性能

用双层辉光等离子渗金属技术,在炭/炭复合材料表面制备Cr涂层,改善其抗高温氧化性能。渗Cr前先用微波等离子体对炭/炭复合材料表面进行氢刻蚀处理,提高Cr涂层与基体间的结合力。用扫描电子显微镜、能谱仪和X-射线衍射仪分别对刻蚀、渗Cr及氧化后炭/炭复合材料表面形貌、成分及组织结构进行分析。结果表明:经过900℃、1 h刻蚀后,炭/炭复合材料表面形成蜂窝状结构,经后续950℃、2 h渗Cr处理后,在刻蚀后的炭/炭复合材料表面形成厚约5μm的Cr/Cr_yC_x复合涂层,涂层表面致密均匀,无裂纹和剥落;900℃高温循环氧化2.4 h后的失重率为2.79%,抗高温氧化能力较基材得到明显改善。     

Cf/C复合材料的ZrB2-SiC基抗氧化涂层研究进展

Cf/C复合材料具有低密度、高热导率、优秀的抗侵蚀性能和良好的抗热震性能等优点,在高超声速飞行器、飞机刹车盘和火箭喷管等高端结构材料领域具有广阔的应用前景。然而,由于Cf/C复合材料的高氧化敏感性,其易产生严重的化学烧蚀和服役性能退化等问题。在Cf/C复合材料表面制备ZrB2-SiC基超高温陶瓷基涂层是上述问题的最有效解决方案。基于此,本文综述了ZrB2-SiC基超高温陶瓷涂层的组成/结构设计和抗氧化性能及强化机理的研究现状,系统地分析了ZrB2-SiC基陶瓷涂层常用制备方法的原理和优缺点,并且对本领域研究的未来发展方向进行了展望。     

碳/碳复合材料超高温抗氧化铱涂层研究现状

综述了碳/碳复合材料抗氧化铱涂层的制备技术,阐述了该涂层应用存在的问题及解决方法,并对碳/碳复合材料超高温抗氧化铱涂层的发展趋势进行了展望。     

炭/炭复合材料表面SiC/ZrSiO4-SiO2复合涂层的抗氧化性能与红外发射特性研究

为提高炭/炭(C/C)复合材料的高温抗氧化性能并降低其红外发射率,采用包埋–刷涂法在其表面制备了SiC/ZrSiO_4-SiO_2复合涂层。借助XRD、SEM等表征分析了涂层的成分与微观结构,并研究了SiC/ZrSiO_4-SiO_2复合涂层包覆C/C复合材料在1500℃动态空气条件下的抗氧化性能,以及在90和500℃下的红外发射率。结果表明:由疏松结构SiC内涂层和镶嵌结构ZrSiO_4-SiO_2外涂层组成的SiC/ZrSiO_4-SiO_2复合涂层具有优异的抗氧化性能,在1500℃流动空气(0.6 L/min)等温氧化条件下氧化50 h后试样的氧化失重率仅为0.03%。在C/C复合材料表面制备SiC/ZrSiO_4-SiO_2复合涂层后其红外发射率明显降低,并随温度升高而越低。复合涂层包覆试样在90℃时3~5μm和8~14μm波段的平均红外发射率分别为0.55和0.66;在500℃时3~5μm和8~14μm波段的平均红外发射率分别为0.48和0.62。SiC/ZrSiO_4-SiO_2复合涂层包覆C/C复合材料可作为优良的低红外发射率高温热结构材料应用于航空航天领域。     

电流密度对声电沉积生物活性透钙磷石涂层结构和形貌的影响

通过声电沉积工艺在碳／碳复合材料表面制备了生物活性透钙磷石涂层,采用SEM、FFIR、XRD研究了超声场中电流密度对涂层组成结构和形貌的影响。发现在一定工艺条件下,随电流密度增加,涂层的平均晶粒尺寸减小,致密度增加;当电流密度小于l0mA／cm^2时涂层形貌为片状,l0mA／cm^2-26mA／cm^2时为粒状,32mA／cm^2时为花菜心状。且涂层中透钙磷石晶体的择优取向也发生变化,择优晶面依次为(021)、(111)、(220)。同时还讨论了涂层微观结构变化机理。     

碳/碳复合材料表面声电沉积/碱热处理复合工艺制备羟基磷灰石生物活性涂层研究

通过碱热处理工艺对碳/碳复合材料表面阴极声电沉积的磷酸钙生物陶瓷涂层进行处理,使其转变为磷灰石涂层,采用SEM,EDAX,FTIR,XRD等研究了涂层组成、结构和形貌的变化,并采用拉伸测试评价了涂层与基体的结合力,用SEM观察了涂层的断口形貌.结果表明：用声电沉积技术获得的片状透钙磷石涂层经碱热处理后而得到磷灰石涂层,涂层与基体形成了化学键合,且结合紧密,涂层的形貌没有显著变化,但涂层的致密度有所增加;拉伸测试表明涂层与基体的结合强度最大可达4.2 MPa 以上,涂层的失效部位主要在涂层内部,其失效方式为涂层的内聚破坏和界面脱粘.     

国内C/C复合材料研究进展

碳/碳(C/C)复合材料是可在高于1650 ℃条件下应用的少数候选材料之一,是高技术领域重点研究材料。随着现代科技的发展,其制造效率不断提升,促进了C/C复合材料技术向更多应用领域的转移与辐射,使其成为新一代超高温材料的热点。本文介绍了近年来我国C/C复合材料在制备方法、结构、性能、抗氧化烧蚀及其产业化等方面的研究进展,指出了目前C/C复合材料发展所面临的主要任务。     

SiO2 气凝胶涂料的制备及应用研究进展

SiO2气凝胶自1931年由美国科学家Kistler制备问世以来,因其热导率低、比表面积大、孔隙率大等优异性能一直被研究者所青睐.随着研究的深入,SiO2气凝胶的制备加工工艺得到了优化,使用性能在一定程度上得到了较大提升,研究方向也从早期的制备、性能研究发展到现在的应用研究.现已研制开发出许多具有特殊功能的全新产品,并通过与其他材料的复合得到性能更优越的SiO2气凝胶复合材料,使其在航天航空、军事、建筑、医学等领域得到越来越广泛的应用.在SiO2气凝胶众多应用领域中,其在涂料中的运用是极为重要的一个分支.针对目前SiO2气凝胶涂料推广应用难等现实情况,先对SiO2气凝胶及其涂料制备过程中存在的主要问题做简要阐述,再将利用SiO2气凝胶在某些方面的突出性质而制成的功能涂料进行分类,并从SiO2气凝胶在各种功能涂料中的作用机理出发,对不同功能的SiO2气凝胶涂料的研究进展情况进行归纳总结,在此基础上,展望了未来SiO2气凝胶涂料的发展方向.     

Predicted interfacial thermal conductance and thermal conductivity of diamond/Al composites with various interfacial coatings

The interfacial thermal conductance (ITC) and thermal conductivity (TC) of diamond/Al composites with various coatings were theoretically studied and discussed. A series of predictions and numerical analyses were performed to investigate the effect of thickness, sound velocity, and other parameters of coating layers on the ITC and TC. It is found that both the ITC and TC decline with increasing coating thickness, especially for the coatings with relatively low thermal conductivity. Nevertheless, if the coating thickness is close to zero, or quite a small value, the ITC and TC are mainly determined by the constants of the coating material. Under this condition, coatings such as Ni, TiC, Mo 2 C, SiC, and Si can significantly improve the ITC and TC of diamond/Al composites. By contrast, coatings like Ag will exert the negative effect. Taking the optimization of interfacial bonding into account, conductive carbides such as TiC or Mo 2 C with low thickness can be the most suitable coatings for diamond/Al composites.     

炭/炭复合材料热膨胀性能的研究

利用热膨胀仪测定了炭/炭复合材料从室温到1300℃的热膨胀系数,研究了热处理温度、炭纤维取向和环境温度对炭/炭复合材料热膨胀性能的影响。结果表明由于热解炭是以层状的方式围绕炭纤维生长,所以其热膨胀各向异性,垂直于纤维方向的热膨胀大于平行于纤维方向的热膨胀。随着热处理温度的升高,炭/炭复合材料中具有乱层石墨结构的晶体有序度增加,石墨化度增大,石墨片层间的范德华作用力增强,热膨胀系数减小。随着环境温度的升高热膨胀系数先增大后减小,在1200℃有最大值。     

Influence of substrate properties on the impact resistance of WC cermet coatings

This research delivers a generic understanding of the design and integrated performance of the coating-substrate systems under impact loading, and comprehends the understanding of underpinning failure mechanisms. Repeated severe impacts to the coatings often result in poor performance by cracking and delamination from the coating-substrate interface. The durability of coatings thus depends on the choice of coating and substrate materials, coating deposition process, and service conditions. The design of thermal spray coatings thus requires an optimization of these parameters. This investigation provides insight into the role of coating and substrate properties on the impact resistance of coated materials, and maps the relationship between the impact resistance of WC cermet coatings on a variety of substrates. Results indicate that the delamination resistance of the coating during impact loading not only depends upon the hardness and roughness of the substrate material, but, more importantly, substrates with a higher work-hardening coefficient indicate a higher delamination resistance. The original version of this paper was published as part of the DVS Proceedings: “Thermal Spray Solutions: Advances in Technology and Application,” International Thermal Spray Conference, Osaka, Japan, 10–12 May 2004, CD-Rom, DVS-Verlag GmbH, Düsseldorf, Germany.     

NiCrAlY/YSZ/0.8Sm2Zr2O7-0.2Y3Al5O12热障涂层在1 150℃水淬–热震环境中的服役行为

目的 热障涂层是主要应用于航空发动机涡轮叶片表面的高温防护材料,它可以有效降低基体的工作温度,是提高涡轮叶片的工作温度、延长其服役寿命的重要技术手段。氧化钇部分稳定的氧化锆(YSZ)在高温环境中易发生烧结、相转变等行为,降低了热障涂层的服役寿命,因此有必要研发新的热障涂层材料。方法 利用大气等离子喷涂技术制备了NiCrAlY/YSZ/Sm2Zr2O7和NiCrAlY/YSZ/0.8Sm2Zr2O7-0.2Y3Al5O12热障涂层体系,利用XRD、DSC、SEM 等系统地研究了沉积态0.8Sm2Zr2O7-0.2Y3Al5O12涂层的相结构和热导率等。然后,将其在室温和1 150 ℃水淬–热震环境中进行循环服役行为测试,研究热障涂层体系在水淬–热震环境中的相结构演变、失效模式和失效机理等。结果 利用大气等离子技术沉积的0.8Sm2Zr2O7- 0.2Y3Al5O12涂层中具有非晶相,在1 200 ℃下热处理5 h后发现了SmAlO3相。沉积态0.8Sm2Zr2O7-0.2Y3Al5O12涂层的热导率维持在1.5 W/(m.K),但随着温度的升高稍增大,经退火处理后其热导率高于沉积态0.8Sm2Zr2O7-0.2Y3Al5O12涂层的热导率,随着温度的升高呈先降低后升高的趋势。NiCrAlY/YSZ/Sm2Zr2O7热障涂层体系在12次循环后失效,而NiCrAlY/YSZ/0.8Sm2Zr2O7-0.2Y3Al5O12热障涂层体系在90次循环后失效。结论 与NiCrAlY/YSZ/Sm2Zr2O7热障涂层体系相比,NiCrAlY/YSZ/0.8Sm2Zr2O7-0.2Y3Al5O12热障涂层体系的循环服役寿命提高了约7倍。表明0.8Sm2Zr2O7-0.2Y3Al5O12是一种有潜力的热障涂层材料。     

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...