碳/碳复合材料抗氧化行为的研究进展

综述了碳 碳复合材料抗氧化行为的研究现状。介绍了几种对碳 碳复合材料氧化机理的认识和建立的模型 ,并分析了温度、环境等影响氧化机制的因素。从基体改性和外部涂覆等角度总结了近年来抗氧化举措的研究结果 ,并展望了耐高温抗氧化涂层的研究方向。     

碳/碳复合材料高温抗氧化涂层研究进展

介绍了碳／碳复合材料抗氧化涂层的基本要求和近年来抗氧化涂层的研究进展，讨论了目前抗氧化涂层中存在的主要问题。对于碳／碳抗氧化涂层的研究方向，也作了简要的阐述。     

A3-3碳/碳复合材料的氧化动力学研究

本文采用等温氧化实验方法,在800～1000℃、氧分压21.3kPa的条件下研究了A3-3碳/碳复合材料的氧化动力学行为;借助质谱全元素分析技术研究了杂质催化对其氧化速率的影响,并利用扫描电镜观察分析了氧化反应前后A3-3碳/碳复合材料的表面形貌。研究结果表明:A3-3碳/碳复合材料在氧化时,其氧化速率开始时随氧化失重和氧化时间的增加而迅速增大,然后趋向一个稳定值;其稳定氧化速率为:r=119exp(-15613/RT)mg/cm2·h;此时,其氧化速率不受杂质催化的影响,其抗氧化能力与氧化时间和氧化失重无关;影响A3-3碳/碳复合材料抗氧化能力的主要因素是酚醛树脂炭的抗氧化能力。     

碳／碳复合材料的宽温域自愈合抗氧化

在前期碳材料自愈合抗氧化研究的基础上,提出了通过多元陶瓷基体改性赋予碳／碳复合材料在较宽温度范围内实现自愈合抗氧化的基本原理和技术方案,分析了B4C—SiC、ZrC—SiC和ZrB2-ZrC—SiC等多元陶瓷的抗氧化机理,并采用新近合成的ZrB2-ZrC—SiC三元复相陶瓷有机前驱体,通过PIP技术制备了一系列超高温复相陶瓷改性的碳／碳复合材料,研究了该类复合材料在2200℃以下高速气流冲蚀环境中的协同抗氧化和抗烧蚀性能,发现材料表面生成的复合氧化物层能够在一定条件下赋予复合材料自愈合抗氧化能力。     

碳／碳复合材料的氧化与防护

碳/碳复合材料的氧化敏感性限制了它的应用,为满足未来宇航飞行器等对高温结构材料的需要,必须彻底解决碳/碳复合材料的氧化防护问题。本文在认真分析碳/碳复合材料氧化过程的基础上,全面总结了提高碳/碳复合材料的抗氧化途径,其具体方法包括:材料内部结构、纤维、基体的改进和用各种方法在其表面施加保护涂层。同时,进一步发现:一种包括硼酸盐玻璃作内涂层,以SiC、Si_3N_4、SiO_2等作为外涂层的多层涂层系统,能在1700℃以下对碳/碳复合材料提供较好的防护。     

碳/碳复合材料的生物相容性及生物应用

碳／碳复合材料继承了碳大有的生物相容性，又具有优良的力学性能，在生物医用材料领域有很大的应用前景。本文总结了医用碳碳／复合材料的研究现状，评述了碳／碳复合材料的生物相容性特点，并详细讨论了碳／碳复合材料生物医用所涉及到的模量、界面及表面改性等问题，对碳／碳复合材料的医用前景进行了展望。     

超高温本体抗氧化碳/碳复合材料研究

通过向碳/碳复合材料基体中掺杂难熔金属化合物,研制出了一类集碳/碳材料优异的高温力学、热物理性能和超高温陶瓷材料非烧蚀性能于一体的超高温本体抗氧化碳/碳复合材料。攻克了难熔金属化合物在复合材料中分布以及组元与碳纤维反应控制关键技术,提高了复合材料的力学性能。静态和动态高频等离子风洞超高温本体抗氧化试验表明,在驻点温度达到2 500℃,600 s烧蚀后烧蚀量仅为碳/碳复合材料的1/5,给出了超高温本体抗氧化碳/碳复合材料氧化烧蚀抑制机理。     

碳/碳复合材料防护涂层的抗氧化行为研究

对碳/碳复合材料MoSi₂-SiC 复相陶瓷抗氧化涂层在1650℃以下温度的等温氧化动力学、以及涂层的结构与组成对抗氧化性能的影响进行了研究, 阐明了涂层的抗氧化过程及机理。通过对涂层的显微形貌、相组成及成分的观察与分析, 进一步提出了合理的涂层结构。结果表明, 碳/碳复合材料MMoSi₂-SiC 复相陶瓷涂层的抗氧化性能取决于氧在涂层中的扩散过程。     

碳／碳复合材料及其在航空上的应用前景

本文分四部分论述了碳／碳（以下称为Ｃ／Ｃ）复合材料及其发展形势：Ｃ／Ｃ复合材料的现状，工艺，性能及应用：Ｃ／Ｃ复合材料的制造工艺及其发展趋势：Ｃ／Ｃ复合材料的抗氧化保护涂层；Ｃ／Ｃ复合材料在航空上的应用前景。最后指出：Ｃ／Ｃ复合将逐渐由短期应用走向长期应用，制造工艺将由长时间走向短时间，抗氧化保护涂层将由单纯的表面涂覆走向立体多重涂覆，成本将大大降低，主要应用范围将逐渐由航天技术的结构功能材料发展     

毡基碳/碳复合材料氧化动力学研究

本文研究了不同温度(773～1173K)条件下,毡基碳/碳复合材料的氧化动力学行为,并利用扫描电镜观察分析了不同氧化程度的碳/碳复合材料显微组织。实验结果表明:毡基碳/碳复合材料在各温度下氧化速度均不随时间而变化。在高于和低于873K时,其氧化机制不同,二者的活化能分别为128kJ/mol和96kJ/mol;同时,碳/碳复合材料氧化过程中。碳毡优先氧化,随着氧化过程进行到后期,基体碳氧化程度加剧。另一方面,毡基碳/碳复合材料的氧化速度主要受该材料的表面反应、气体扩散、催化剂等因素的影响。     

两种抗氧化碳/碳复合材料的高温氧化行为

用恒温热重法测定了表面经化学气相渗 SiC 的碳布层叠和碳毡抗氧化碳/碳复合材料在1300℃、空气中的氧化失重速率,并研究其高温氧化行为。氧化动力学测定结果表明,碳布层叠和碳毡抗氧化碳/碳材料在1300℃空气中1h 的平均氧化失重速率分别为0.024和0.033g/m~2·s。两种材料的氧化失重速率随氧化时间延长而减小。研究表明,材料表面 SiC 涂层中的微裂纹缺陷作为环境中氧的快速扩散通道,使得涂层底部基体的碳发生氧化。在达到稳态后,氧化速率限制过程为反应气体和产物气体通过 SiC 涂层底部气体边界层的扩散过程。     

碳/碳复合材料磷酸盐抗氧化涂层的研究进展

综述了国内外碳/碳复合材料磷酸盐抗氧化涂层的研究进展,介绍了磷酸盐涂层体系的抗氧化原理、制备方法及研究现状,总结了碳/碳复合材料现有磷酸盐涂层体系的不足之处,展望了磷酸盐涂层发展的前景,指出未来碳/碳复合材料磷酸盐抗氧化涂层工作的重点应该是探索新的低成本工艺技术制备致密、结合力好、能在全温度段保护碳/碳复合材料的磷酸盐涂层体系,并详细研究了该涂层的抗氧化、失效机理.     

碳/碳复合材料氧化及其防护性能研究

采用快速化学气相沉积新技术，在沉积210h后制备出密度为1．77g/cm^3的碳／碳（简称C／C）复合材料，对其氧化动力学进行了研究，发现氧化起始点高达672℃，在氧化线性阶段Arrenius曲线由折点为700℃的两条直线组成，对应的氧化表观活化能分别为80．121kJ/mol。氧化表面动态观察表明，氧化从C／C复合材料表面原有孔隙处开始，而且碳纤维和基本碳同时氧化，最后剩下的是在碳纤维骨架周围分布着的极不均匀的，多孔状沉积碳，并为这种材料研制出了一种氧化防护涂层，该涂层成本低廉，涂刷工艺简单，通过静态空气恒温氧化及热震实验证明，涂层防氧化效果良好，并探讨了氧化防护机理。     

碳／碳材料快速CVD工艺结构性能及应用研究

首次提出了快速化学气相沉积碳／碳复合材料的工艺模型，设计出制备碳／碳复合材料的新工艺－－快速定向扩散法。这种方法能省去常规制备方法中需多次３人反复进行的中间机加工、高温热工处理工序，缩短制备周期约达１／４，制备的碳／碳复合材料的密度达到１．８５以上。弯曲强度、弯曲模量分别高达２４５ＭＰａ、４９ＧＰａ，氧化起始点将近提高３００℃。深入研究了快速化学气相沉积碳／碳复合材料的组织特征，揭示了工艺、性能和     

化学气相沉积碳／碳复合材料摩擦学行为研究

研究了化学气相沉积碳／碳（Ｃ／Ｃ）复合材料的摩擦磨损性能。全尺寸Ｃ／Ｃ复合材料刹车盘在不同的比压、能载、环境条件下试验结果表明：Ｃ／Ｃ复合材料的摩擦系数随着比压、能载的增大以及环境湿度的提高而减小。Ｃ／Ｃ复合材料具有良好的自润滑性能，磨损率仅为９．５×１０－４ｍｍ／面·次。其磨损是由机械磨损和氧化磨损共同作用的结果，氧化磨损为根本原因。     

碳／碳复合材料中的立方石墨初探

在研究碳／碳复合材料的晶体结构中发现了非六方石墨结构，通过对比Ｘ射线衍射的特征峰、衍射角、衍射强度及碳／碳复合材料的理论密度，初步证实了非六方石墨即为立方石墨，并说明了立方石墨的存在，可使碳／碳复合材料的石墨化程度提高，致密性增加。     

碳／碳复合材料抗氧化陶瓷涂层研究进展

论述了碳／碳复合有效防护涂层的性能要求,总结了近年来抗氧化陶瓷涂层研究的结果。并分析了无贯穿裂纹的抗氧化碳／碳陶瓷涂层的研究方向。     

碳/碳复合材料表面诱导沉积生理磷灰石层

在碳／碳复合材料表面通过离子束辅助沉积技术形成一氧化钛镀层,经浓碱液处理后呈多孔网状,该氧化钦网状结构可在模拟体液中诱导沉积出生理磷灰石层,从而实现了碳／碳复合材料的仿生活化．     

碳／碳复合材料的工艺,组织和性能

综述了碳／碳复合材料的制备工艺，组织与性能等方面的研究进展，并结合国内的研究情况，指出了应着重解决的一些问题。     

碳／碳复合材料表面沉积SiC涂层

用化学气相沉积工艺在以碳布层叠为骨架的碳/碳复合材料表面沉积SiC,制备了抗氧化的碳/碳复合材料。研究了材料的力学性能、热学性能及其对空气的抗氧化性能。