炭/炭复合材料高温抗氧化研究进展

综述了炭／炭复合材料的高温抗氧化研究现状；阐述了炭-石墨材料的氧化机理和炭／炭复合材料的氧化规律；分别对改性技术和外部涂覆技术的研究结果进行了总结，并提出了对于炭／炭复合材料高温抗氧化研究方向的一些看法。     

炭/炭复合材料的抗氧化研究

从材料特性出发，分析了炭／炭复合材料抗氧化问题，探讨了提高复合材料抗氧化能力的方法。     

炭／陶复合材料的研究

采用高温热压法，制备了炭／Ｂ．ｃ，炭／金属钛及炭／Ｂ４Ｃ／金属钛三种炭／陶复合材料。着重研究了Ｂ４Ｃ、Ｔｉ的掺杂量对复合材料抗氧化能力的影响。结果表明，随着掺杂量的增加，复合材料的抗氧化能力提高。其中Ｂ４Ｃ的影响更显著。且炭、Ｂ４Ｃ、Ｔｉ三组份炭陶复合材料的抗氧化性较双组份复合材料更好一些。     

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。     

我国炭／炭复合材料研究进展

我国自70年代开展炭／炭复合材料研究,至今已近30年,现已在多方面得到应用,首先是80年代初固体火箭发动机的炭／炭喉裤进入实用化阶段;近年来,作为磨擦材料和防热应用也取得重大突破,成功地在新型号军机的刹车盘和导弹头实现应用。本文回顾 了我国炭／炭复合材料研究发展的历史,对炭／炭复合材料近年来内的研究进展进行了总结,重点总结了我国在几个研究热点方面取得的成就,如高效低成本制备工艺、抗氧化涂层、计算机模拟、工程应用等。在此基础上,对我国炭／炭复合材料进一步发展应注意的问题提出了一些看法。     

难熔金属炭化物改性基体对炭/炭复合材料抗氧化性能的影响

主要对难熔金属改性炭基体的炭／炭复合材料的抗氧化性能进行了较深入的研究。实验的结果表明，在以中间相沥青为基体先驱体、以PAN—CF为增强体的炭／炭复合材料中，采用Ti、W、Zr、Ta、等过渡区金属化合物为添加剂，以Co、Ni为助液相烧结剂，以TiCl4、ZrOCl2等为助炭化剂，通过在材料的内部生成多元金属炭化物，形成一种内部的多层次梯度防护体系，较大幅度地提高了炭／炭材料的抗氧化性能，实现了在改性剂添加量2％-3％的情况下，炭／炭材料氧化失重率下降超过80％，在1100℃小情况下，材料氧化失重小于5％的良好效果。     

炭/炭复合材料的热物理性能

综述了炭／炭复合材料的热物理性能及其影响因素。炭／炭复合材料热导率的大小由炭纤维的类型、取向、体积分数以及基体的结构类型决定，热处理工艺也对它有很大的影响。炭／炭复合材料的热导率随温度升高一般先升高后降低。炭／炭复合材料在低温时具有负热膨胀系数，影响其这一性能的因素除了坯体结构和基体     

镍催化制备炭/炭复合材料

利用催化化学气相沉积法制备炭／炭复合材料，研究了反应温度、前驱体气体含量、催化剂含量和时间对所制备的炭／炭复合材料密度的影响，采用扫描电镜观察分析了基体碳的形貌。结果表明，利用催化剂镍可制取密度达1．594g／cm^3的炭／炭复合材料，并有晶须状基体碳生成。在各种工艺参数中，对炭／炭复合材料的密度影响最大的是温度和前驱体气体，其次为催化剂含量，最后是时间。     

炭/炭复合材料的摩擦磨损性能及应用

论述了炭／炭复合材料的特点，结合该材料在飞机刹车盘中的具体应用，讨论了炭／炭复合材料在不同环境气氛下的摩擦磨损行为及其影响因素，并阐明了炭／炭复合材料的研究现状和尚需解决的问题。     

Ni/SiO2催化制备炭/炭复合材料研究

利用常规化学气相渗透工艺，在针刺炭布预制体中添加3．5％，4．O％Ni／SiO2负载型金属催化剂，以丙烯作碳源气体，在750-900℃下，经过100h的沉积，炭／炭（C／C）复合材料的密度达到1．65g／cm^3，其催化沉积炭的速率比不舍催化剂时提高了3倍以上。该材料经高温处理后，氧化失重率低，氧化起始温度高。应用扫描电镜（SEM），X射线衍射分析（XRD）和光学显微镜观察了基体炭的形貌，分析了催化沉积炭和抗氧化机理。实验结果证明，用该催化化学气相渗透法制备C／C复合材料，周期短，成本低，抗氧化性能好。     

炭/炭复合材料的抗氧化研究现状

介绍了目前提高C／C复合材料抗氧化能力的方法，简述了抗氧化涂层的制备方法，综述了抗氧化涂层的几种典型结构。提出了对于C／C复合材料高温氧化保护研究方向的一些看法，阐明了其发展趋势及前景。     

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。     

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。     

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。     

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。     

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 .     

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.     

固渗+EB-PVD法制备炭/炭复合材料防氧化复合涂层研究

制备出了SiC/SiC-Al2O3-Y2O3炭/炭复合材料防氧化复合涂层,该复合涂层的内层SiC基涂层采用料浆固渗法制备,SiC-Al2O3-Y2O3外层涂层采用大功率电子束物理气相沉积法。研究表明,电子束物理气相沉积法能达到较好的沉积效果,在制备过程中形成了柱状晶结构的涂层,使得涂层具有更高的应变容限,涂层非常均匀致密。用SEM、XPS和EDS等分析方法分析了涂层的防氧化机理。结果表明:在制备过程和氧化过程中,涂层内会发生复杂的物理和化学变化,生成硅酸盐氧化物,显示出电子束物理气相沉积法在制备炭/炭复合材料防氧化涂层方面独特的优势。     

碳/碳复合材料概述

介绍了C/C复合材料的两种致密化工艺:化学气相法,液相浸渍-碳化法及二者复合致密化。重点介绍了C/C复合材料的抗氧化技术:内部抗氧化,抗氧化涂层。针对C/C复合材料的两大应用领域:火箭喉衬材料和刹车材料,简述了通过C/C-Cu和C/C-难熔金属碳化物的制备进一步提高C/C复合材料的耐烧蚀性能以及C/C复合材料的摩擦磨损性能。