高抗氧化石墨制品研究

本文用Ｈ３ＰＯ４和Ｈ３ＢＯ３对石墨制品的抗氧化性能进行了实验研究。发现了提高石墨制品抗氧化性有有效途径。并探讨了其抗氧化处理。     

钼合金双层结构MoSi2涂层的制备与组织性能

采用料浆烧结法在TZM钼合金表面制备Mo层,再通过包埋渗法制得双层结构的MoSi₂厚涂层。利用内热法在大气环境下测试了钼合金Si-Mo涂层在1 600 ℃下的高温抗氧化性能。结果表明,涂层由多孔MoSi₂外层和致密MoSi₂内层组成,Mo粉细化对涂层组织致密化和高温抗氧化性能提升有益,平均粒度9.8 μm和2.2 μm的Mo粉制备的涂层在1 600 ℃下的高温抗氧化寿命分别为5.1 h和14.8 h,高温氧化后涂层结构转变为SiO₂氧化层-多孔MoSi₂层-致密层-Mo₅Si₃层。随着氧化持续进行,SiO₂层和Mo₅Si₃层不断增厚,而MoSi₂层持续减薄并转化为Mo₅Si₃,硅元素的持续贫化导致涂层最终失效。     

Ta-W合金Si-Cr-Ti-Zr涂层组织结构与氧化行为

采用料浆烧结法在Ta-10W合金表面制备了Si-Cr-Ti-Zr涂层,利用内热法在大气环境下测试了涂层在1 400 ℃的抗氧化性能,通过扫描电镜、电子探针和波谱分析等手段分析了Ta-10W合金Si-Cr-Ti-Zr涂层氧化前后的微观形貌与组织结构。结果表明：原始涂层呈3层结构,从表面到基体的组织依次为(Zr,Cr,Ti)Si₂→(Ta,W)Si₂→(Ta,W)₅Si₃→Ta合金; 1 400 ℃高温下保持10 h,涂层仍可有效防护钽合金基体不失效; 涂层高温抗氧化机理在于形成了致密的(Si,Zr,Cr,Ti)O₂复合氧化膜,有效减缓了氧元素向内扩散的速率。     

Bi2S3矿浆电解热力学

由Ｂｉ２Ｓ３在ＮａＣｌ溶液中的溶解度,Ｂｉ２Ｓ３－Ｃｌ－Ｈ２Ｏ系的电位－ｐＨ,电位－ｌｇ「Ｃｌ」图分析表明：Ｂｉ２Ｓ３矿在氯盐水溶液中的溶解度有了很大的提高,在矿浆电解时它同时存在三种浸出机理。即 １．化学溶解,Ｂｉ２Ｓ３（Ｓ）＋３ｎＣｌ（ａｑ）＋６Ｈ（ａｑ）＾＋＝２ＢｉＣｌ＾３－ｎｎ（ａｑ）＋３Ｈ２Ｓ＾０（ａｑ） ２．化学氧化。Ｂｉ２（３Ｓ）＋６Ｆｅ＾３＋（ａｑ２）＋２ｎＣｌ＾－（ａｑ）＝６Ｆｅ     

Ti0.33Al0.67N复合梯度膜层的高温抗氧化性能

研究梯度Ti0.33Al0.67N膜层与其他膜层的高温抗氧化性能。结果表明,40Cr基体在300℃时已出现明显氧化。TiN膜层在500℃左右时开始出现氧化现象,导致膜层硬度、膜基结合力等性能显著下降。在800℃的氧化环境中,梯度Ti0.33Al0.67N膜层性能最佳,TiN膜层出现明显氧化现象,40Cr基体氧化现象十分严重。梯度Ti0.33Al0.67N膜层的高温抗氧化性能比40Cr基体和TiN膜层优异,涂层适合应用于高温环境。     

Ti0.33Al0.67N复合梯度膜层的高温抗氧化性能

研究梯度Ti0.33Al0.67N膜层与其他膜层的高温抗氧化性能。结果表明,40Cr基体在300℃时已出现明显氧化。TiN膜层在500℃左右时开始出现氧化现象,导致膜层硬度、膜基结合力等性能显著下降。在800℃的氧化环境中,梯度Ti0.33Al0.67N膜层性能最佳,TiN膜层出现明显氧化现象,40Cr基体氧化现象十分严重。梯度Ti0.33Al0.67N膜层的高温抗氧化性能比40Cr基体和TiN膜层优异,涂层适合应用于高温环境。     

文摘

制备低硫高倍数膨胀石墨优化工艺条件研究研究了以化学氧化法制备膨胀石墨时 ,原料石墨含硫量、氧化剂、插层剂、酸化、水洗与干燥工艺、膨化工艺等因素 ,对膨胀石墨含硫量和膨胀倍数的影响 ,提出了制备低硫高倍数膨胀石墨的优化工艺条件。即插层前对原料石墨进行降硫处理 ,选用 6 5 %的浓ＨＮＯ3或 30 %的双氧水为氧化剂 ,以浓Ｈ2 ＳＯ4和有机物混合液为插入层 ,酸化反应的时间、温度随氧化剂、插入层不同而变化 ,以去离子水水洗石墨层间化合物至 ｐＨ为 6～ 7,在 5 5℃的烘箱内干燥 45ｍｉｎ或在日光下晾干 90ｍｉｎ ,膨化温度 10 0 0℃ ,…     

B_2O_3－MgO－SiO_2－Al_2O_3－CaO熔渣的密度及表面张力

为综合利用开发硼铁矿资源，模拟硼铁矿高温选择性还原－熔融分离铁硼工艺的渣组成，用化学试剂合成配制Ｂ２Ｏ３－ＭｇＯ－ＳｉＯ２－Ａｌ２Ｏ３－ＣａＯ渣样，在ＺＣ－１６００型高温综合测试仪上，用双柱联称法同时测定熔渣的密度及表面张力。结果表明：在１４６０～１５００℃密度为２．５±０．５ｇ·ｃｍ－３表面张力为０．４～０．６Ｎ·ｍ－１。其密度及表面张力均随渣中ＭｇＯ含量的增加，或随ＳｉＯ２量的减少而增大，随温度的提高而变小。     

金属钼表面Mo-Si-N-B涂层的抗高温氧化性能研究

在金属钼表面制备了Mo-Si-N-B涂层, 利用SEM和XRD分析研究了涂层的微观结构和物相组成, 并评价了涂层在1 450 ℃大气环境下的抗氧化性能。结果表明: 涂层由MoSi₂相、Si₃N₄和Mo₂B₅相组成, 涂层内部致密且与基体结合紧密;高温氧化时, 涂层表面生成致密硼硅玻璃氧化膜, 其稳定抗氧化时间达100 h;高温下由于氧化膜的挥发和涂层的“退化”导致涂层失效。     

用真空感应炉在石墨材料表面制备抗1500℃空气氧化涂层

用真空感应炉在温度约2000℃下,采用包埋法在D10mm×10mm石墨片表面制备了涂层.研究了六种包埋粉的化学成分对涂层物相组成的影响,并测试了涂层在1500℃下抗氧化性能.实验结果表明:1号和2号试样表面的涂层均由碳化硅组成,3号试样表面的涂层主要由碳化硅、氧化铝及少量红柱石[Al2(SiO4)O]组成,4号试样表面的涂层主要由碳化硅、莫来石(3Al2O3·2SiO2)和少量二氧化硅组成,5号试样表面的涂层主要由碳化硅和少量氧化铝和二氧化硅组成,6号试样表面的涂层主要由碳化硅、氧化铝和二氧化硅组成;无涂层的原始石墨片在1500℃下焙烧经2.5h后被完全烧掉,而1～6号试样在1500℃空气中焙烧16h后的失重率!W分别为69.45%,1.97%,-0.60%,46.06%,58.91%和0.58%;重新制备3号样,试样在1500℃空气中焙烧86h后的失重率!W为-5.26%,3号试样经历长时间高温氧化后不仅没有氧化失重反而增重了,这说明3号试样抗高温氧化效果最好;3号试样在1500℃空气中焙烧86h后涂层表面主要由碳化硅、莫来石和二氧化硅组成.     

石墨坩埚浸渍法抗氧化试验研究

研究了浸渍剂组成及浸渍工艺方法对石墨坩埚试样抗氧化性能的影响及作用机理。结果表明 :试样浸渍Al/P比值为 1/2的酸式磷酸铝、控制工艺过程中浸渍剂和试样的温度在 90℃左右 ,石墨坩埚试样浸渍处理后可获得较理想的抗氧化性能。浸渍酸式磷酸铝试样在 10 0 0℃以下的抗氧化是 [Al(PO3) 3] n对试样的包覆及填充作用 ,在 10 0 0℃以上则是Al(PO3) 3分解后的AlPO4 发挥作用。     

C/C复合材料抗氧化复合涂层制备及其性能

设计并制备出了一种C/ C复合材料抗氧化涂层, 其基本结构为浸渍过渡层/ 陶瓷相阻挡层/ 玻璃相封填层。涂覆有复合涂层的C/C 复合材料试样在空气中于900 ℃下氧化10 h的失重率仅为0.034 g/cm², 氧化失重速率为5.67×10^-5 g/(cm²·min);900 ℃ 室温空气中急冷急热10 h循环100次后, 失重率为8.41%, 涂层没有剥落, 说明整个涂层具有良好的高温抗氧化性和抗热震性能。这种复合涂层可在中低温(不大于1 100 ℃)氧化性气氛中长时间工作, 适合作C/C复合材料航空刹车副等部件的抗氧化涂层, 能够大大提高C/ C复合材料的使用寿命和性能。     

钛合金表面抗高温氧化TiAl3-Al 复合涂层的制备?

采用低温超音速火焰喷涂(LT-HVOF)在钛合金(Ti6Al4V)基体表面制备纯 Al 涂层后进行真空热处理,获得了厚度约300μm的TiAl3-Al复合涂层,并对该涂层在700℃下长时间高温氧化行为进行了研究,用 SEM,EDS和 XRD分析了涂层的形貌、成分及相组成。结果表明：低温超音速火焰喷涂制备的纯 Al涂层结构较为致密,但存在少量的微孔洞,经真空热处理后的纯 Al涂层与钛合金基体间在界面处形成了TiAl3互扩散层;再700℃下静态氧化时,随着时间的增加,涂层表面形成了一层薄而致密的Al2 O3和TiO2的混合氧化层,而涂层中纯Al与基体中的Ti互扩散逐渐转变为TiAl3;氧化约5 h后涂层进入稳态氧化阶段,高温氧化500 h 后涂层未出现剥落等现象,表明 TiAl3-Al 复合涂层能显著提高Ti6Al4V合金的抗高温氧化性能。     

浸渍法提高柔性石墨抗氧化性能的研究

针对柔性石墨抗氧化性能差的问题,以磷酸、磷酸盐、硼酸盐为主要试剂配制浸渍液,通过正交试验方法确定了浸渍的最佳工艺条件.采用TG-DSC分析了漫渍液的化学组成、结构及氧化失重.结果表明,浸渍的最佳工艺条件为:蒸馏水40mL,四硼酸钠12 g,磷酸二氢钾12g,磷酸10mL,浸渍时间3h;经过浸渍处理后的柔性石墨在700℃条件下氧化1h的失重率比未处理的空白样降低90％;TG-DSC分析表明浸渍液在柔性石墨表面形成了一层抗氧化涂层,提高了柔性石墨的抗氧化性.     

Sialon结合SiC耐火材料的高温碱侵蚀行为

研究了采用新工艺合成的低成本Ｓｉａｌｏｎ结合ＳｉＣ耐火材料在９００℃和１３００℃时的碱侵蚀动力学及碱侵蚀机理，研究发现，Ｓｉａｏｌｎ／ＳｉＣ耐火材料在１３００℃时的吸碱量低于９００℃时的吸碱量。这归结于在１３００℃时沉积碳部分地还原了Ｋ２Ｏ，从而阻碍了对碱Ｓｉａｌｏｎ／ＳｉＣ耐火材料的侵蚀，Ｓｉａｌｏｎ／ＳｉＣ耐火材料耐碱侵蚀能力高于Ｓｉ３Ｎ４／ＳｉＣ耐火材料。     

氧化铝封孔对大气等离子喷涂热障涂层抗高温氧化性能的影响

为了减少氧气在大气等离子喷涂热障涂层（TBC）中的渗透通道，进而提高涂层抗高温氧化性能。采用溶胶凝-胶法制备Al2O3封孔剂，通过1100 ℃高温氧化试验，研究封孔作用对陶瓷层中氧气传输、TBC微观形貌以及热生长氧化物（TGO）生长行为的影响规律，阐明封孔对提高TBC抗高温氧化性能的作用机理。结果表明:Al2O3封孔有效阻碍了陶瓷层氧气的渗透，降低了TBC的氧化速率。直至氧化100 h，通过封孔的TBC始终具有更小的TGO厚度与氧化增重，而且抛物线氧化速率（Kp）相比传统TBC下降了14.99 %。     

耐高温多元插层膨胀石墨材料及其应用研究

随着深井、超深井勘探开发力度的不断加大,深层高温、高压等苛刻条件对钻井液提出了更高的要求。针对常规井筒强化材料较难满足深层、特深层钻井过程中的高温、高压等难题,研究了一种在150 ℃条件下即可膨胀的石墨材料,探索其在高温钻井液中的封堵、降滤失等特性。膨胀石墨是一种具有耐高温（500 ℃）、高膨胀性能、自润滑性的柔性膨胀材料,现有膨胀石墨起始膨胀温度通常都高于300 ℃,无法在井底温度条件下发生膨胀。本文采用多元氧化插层法制备了低于300 ℃即可膨胀的石墨材料,将其起始膨胀温度由300 ℃降至150 ℃,研究了该膨胀石墨多元氧化插层膨胀机理,进一步考察了其在高温钻井液中的封堵、降滤失性能。     

矿浆电解法处理铋精矿的研究

本文采用独特的湿法冶金技术──矿浆电解法，在盐酸－三氯化铁一氯盐体系中，就湖南柿竹园铋精矿的处理进行了系统的理论探讨和条件试验研究，提出了相应的浸出机理。浸出过程发现，溶液中适量的铁离子的存在，可以提高浸出速率，提高阳极电流效率。石墨阳极反应主要是铁高子的转换反应，浸出过程主要是辉铋矿与盐酸的分解反应及三价铁和Ｈ２Ｓ的氧化还原反应，阳极浸出过程机理如下：Ｂｉ２Ｓ３＋６ＨＣｌ＋（２ｎ一６）Ｃｌ－＝２ＢｉＣｌｎ（３－ｎ）＋３Ｈ２Ｓ（ｎ＝１￣６）２Ｆｅ３＋＋Ｈ２Ｓ＝２Ｆｅ２＋＋Ｓｏ＋２Ｈ＋Ｆｅ２＋－ｅ＝Ｆｅ３＋阴极发生铋的沉积：Ｂｉｃｌｎ（３－ｎ）－３ｅ＝Ｂｉ＋ｎＣｌ－（ｎ＝１～６）Ｆｅ３＋＋ｅ＝Ｆｅ２＋     

狭缝式化学气相沉积制备SiC涂层及其抗氧化性能研究

为了改善SiC涂层试样的均匀性,同时提高制备效率,利用石墨材料为沉积基体,通过狭缝式化学气相沉积法制备SiC涂层,同时分析并研究了SiC涂层的微观结构和抗氧化性能.研究结果表明:与普通化学气相沉积工艺相比,狭缝式化学气相沉积工艺沉积速率更大,沉积1h后涂层厚度为17.3 μm;狭缝式化学气相沉积工艺制备的SiC涂层晶粒更细,涂层均致密无缺陷,与基体相容性较好.狭缝式化学气相沉积的SiC涂层在1500℃时下具有较好的氧化防护能力,在静态空气中恒温氧化24 h后,氧化失重仅为4.01 mg/cm2.狭缝式化学气相沉积的SiC涂层表面裂纹的尺寸很小,在氧化过程中更容易被氧化产生的SiO2玻璃态物质封填,而发生自愈合效应,从而使涂层具有良好抗氧化性能.     

复合梯度膜层抗氧化性能研究

通过对梯度Ti0.33Al0.67N膜层与其它膜层的抗高温氧化性性能进行研究与对比,得出Ti0.33Al0.67N膜层具有很高的抗高温氧化性能,是适合在高温环境下采用的抗氧化涂层。