炭/炭复合材料抗氧化研究进展

C／C复合材料的高温氧化性能限制了其在高温领域的广泛应用。本文简要介绍了C／C复合材料的氧。化机理及两种主要的抗氧化技术，即抗氧化涂层技术和内部抗氧化技术，并就涂层的结构和发展趋势作了简要介绍。介绍了添加抑制剂磷和硼对C／C复合材料的高温氧化抑制，重点分析了将硼引入C／C复合材料的方法及硼在其中的接触氧化抑制和优先分配。对C／C复合材料的最新进展情况作了简要介绍，并对C／C复合材料高温抗氧化的研究方向提出自己的看法。     

炭／炭复合材料抗氧化研究

Ｃ／Ｃ复合材料抗氧化问题是该领域的研究重点。本文根据我校的研究工作论述了Ｃ／Ｃ 复合材料的氧化过程及机理,讨论了不同阶段活化能变化的规律,对Ｃ／Ｃ复合材料抗氧化涂层进行概略分类,介绍了几种先进的涂层及制备方法,并就Ｃ／Ｃ 复合材料抗氧化发展和研究的前沿问题提出一些见解。     

炭/炭复合材料MoSi2/SiC抗氧化涂层的研究

采用包埋法制备C／C复合材料抗氧化MoSi2／SiC梯度涂层，同时对抗氧化涂层的形成、组织结构以及抗氧化性能与渗料的关系和抗氧化机理进行了研究。结果表明：采用包埋法制备的C／C复合材料抗氧化MoSi2／SiC梯度涂层致密，但有少量裂纹，涂层有良好的抗氧化效果。当Si与SiC保持一定的比例时，渗料中MoSi2的含量为50％时，涂层具有最好的抗氧化效果；当MoSi2与SiC保持一定的比例时，渗料中Si的含量为20％时，涂层具有最好的抗氧化效果。     

C／C复合材料抗氧化研究现状

结合国内外近几年研究报道,综述了C／C复合材料抗氧化方法,对各种涂层系统进行评述。文章最后展望了C／C复合材料高温抗氧化保护的研究方向。     

日本的炭／炭复合材料研究概述

介绍了C／C复合材料在日本的研究与应用状态,主要包括C／C复合材料的基本性能特征、制造方法、界面作用、性能与高温性能、抗氧化技术、在宇宙航天和工业方面的应用等。其中日本发明的C／C复合材料短周期致密的预成型纤维束（Preformedyams）方法值得关注。在应用方面,日本研制的密度高达1．95g／cm3的Ф1100mm3D—C／C喉衬、HOPE号航天飞机端头帽、炭纤维复合材料推力室、及新一代航空飞行器涡轮冲压发动机内部结构部件等,都代表了日本在C／C复合材料方面的先进水平。     

C/C复合材料高温抗氧化研究进展

综述了国内外C／C复合材料的高温抗氧化研究进展。阐述了C／C复合材料的氧化机理,具体介绍了内部改性和表面涂层抗氧化研究现状,并对以后的发展方向进行了展望。     

C/C复合材料高温抗氧化性的研究进展

C／C复合材料高温氧化性限制了其在高温领域的更广泛应用。结合国内外近年关于C／C复合材料高温抗氧化性的研究报道。简要介绍了C／C复合材料氧化机理，从内部保护和外部涂层两个角度总结了今年来抗氧化性能的研究结果，并提出了对C／C复合材料高温抗氧化性研究方向的一些看法。     

C/C复合材料抗氧化涂层研究进展

结合国内外近几年的研究报道，介绍了C/C复合材料抗氧化涂层的基本要求及类别、各涂层体系及制备方法，并简要阐述了抗氧化涂层的研究方向。     

炭/炭复合刹车材料的防氧化技术研究进展

从炭／炭复合材料氧化特点、抗氧化要求出发，综述了基体改性技术和涂层技术，对炭／炭复合材料防氧化研究进展进行了详细的介绍，提出了对其高温抗氧化研究方向的一些观点。     

炭／炭复合材料高温抗氧化研究的现状

对炭／炭复合材料的高温抗氧化研究现状进行了全面介绍,重点侧重于抗氧化涂层制备方法及研究的最新进展。在此基础上,提出了1650℃以上抗氧化涂层研究的新思路。     

Oxidation behavior and protection of carbon/carbon composites prepared using rapid directional diffused CVI techniques

The oxidation kinetics of carbon/carbon (C/C) composites prepared using a rapid directional diffused (RDD) CVI process were studied. The results showed that the Arrhenius curve for the RDD CVI C/C composites consists of two straight lines, the intercept of which is at about 700 °C at the linear oxidation stage. The oxidation rates are controlled by the surface reaction at 600-700 °C, and the corresponding activation energy is 121 kJ/mol. Between 700 and 800 °C, the oxidation rates are dominated by chemical reaction and diffusion, and the relevant activation energy is 80 kJ/mol. SEM investigation showed that the oxidation starts with original pores on the C/C composite surface with the carbon fiber and matrix oxidized simultaneously. An inexpensive and easily pasted coating containing epoxy organic silicon resin, borates, refractory particulates, etc. was developed. After isothermal temperature, thermal cycle and immersion water oxidation tests, the coating was demonstrated to exhibit good oxidation-resistance properties. The oxidation-resistant mechanism of the coating is discussed.     

无黏结剂碳/陶复合材料的抗氧化机理

无黏剂C/C复合材料同其他C/C复合材料一样存在抗氧化性能差这一致命的弱点 ,采用防氧化表面涂层不能很好地解决涂层与基体间热膨胀差异所带来的裂纹问题 .通过采用一定比例的生石油焦、B₄C和SiC混合磨粉后 ,加入短碳纤维 ,无需添加黏结剂模压成型 ,而后烧结制得结构密实均匀的碳 /陶复合材料 .在 900～1200℃温度范围内对其抗氧化性能进行测试 ,结果表明该材料具有良好的抗氧化性能。从热力学的角度对其抗氧化机理进行了探讨 .     

碳/碳复合材料SiC–HfSi_2–TaSi_2抗烧蚀复合涂层

采用包埋技术在碳纤维增强碳(carbon fiber reinforced carbon,C/C)复合材料表面制备了碳化硅-硅化铪-硅化钽(SiC-HfSi2-TaSi2)抗烧蚀复合涂层.采用氧已炔火焰烧蚀试验评价了. C/C复合材料样品的抗烧蚀性能.通过X射线衍射分析、扫描电镜观察及能谱分析研究了SiC-HfSi-TaSi2作为 C/C复合材料抗烧蚀涂层的表面和断面相组成、元素分布及形貌.结果表明:由于烧蚀过程中生成的Hf02,Ta205具有高温稳定性,使得该涂层表现 出良好的抗烧蚀性能,在3 000℃下烧蚀20s后,线烧蚀率为0.009 mm/s,质量烧蚀率为0.003 85 g/s.     

C/C复合材料的高温抗氧化研究进展

以设计思路的发展演化为线索,结合国内外近年的研究报道,从选材的性能要求、组成、抗氧化机理、成功范例及制备工艺的角度出发,分别对抗氧化涂层技术以及抗氧化基体改性技术进行了介绍。特别选取了近年在碳／碳复合材料抗氧化研究中报道较少的制备技术进行详细介绍,其中包括涂层技术中的超临界态流体工艺、溶胶－凝胶法、熔浆法、PACVD法以及基体改性技术的快速致密化工艺。这一领域内的中外研究也进行了对比,并在文章最后提出了对于碳／碳复合材料高温氧化保护研究方向的一些看法。     

碳/碳复合材料表面SiC/c-AlPO_4复合涂层及其抗氧化机制

采用二次包埋法和水热电泳沉积法相结合的工艺在碳纤维增强碳复合材料表面制得SiC/方石英型磷酸铝(cristobalite aluminum phosphate,c-AlPO4)复合涂层。借助X射线衍射仪和扫描电镜对复合涂层的晶相组成和显微结构进行了表征。研究了复合涂层的高温氧化性能,讨论了复合涂层氧化、失效的机理。结果表明:复合涂层具有双层结构,包埋的SiC内层主要由α-SiC,β-SiC和少量的游离硅组成,外层由c-AlPO4颗粒构成,内外层结合紧密。复合涂层在1300～1500℃范围内具有良好的抗氧化性能,其氧化激活能为117.2kJ/mol,氧化过程主要受氧在c-AlPO4层中的体扩散速率所控制;氧化气体逸出留下的孔洞是复合涂层防氧化失效的主要原因。     

包埋法制备碳/碳复合材料碳化硅涂层缺陷的形成机制及控制

用包埋法在碳/碳(C/C)复合材料表面制备了碳化硅(SiC)涂层及改性涂层.用扫描电镜观察涂层的微观形貌.从理论上探讨了涂层缺陷的形成机制,分析了改性剂对SiC涂层形貌、晶粒尺寸的影响.结果表明:添加改性剂后,涂层晶粒变小,涂层致密,表面未出现裂纹,断面孔洞的数量减少,尺寸减小.在1 773K的抗氧化性比未添加改性剂涂层的显著提高.