炭/炭复合材料表面高温抗氧化合金涂层的研究进展

炭/炭(C/C)复合材料高温下易氧化,严重制约了其应用.高温合金涂层技术是解决该问题的有效手段.综述了近几年来C/C复合材料高温抗氧化合金涂层的最新研究进展,介绍了Si-Cr系、Si.Mo系、Sj-Mo-X(W,Ta,Cr)系、Al基以及Ir系舍金涂层的高温抗氧化性能,分析了部分合金涂层失效的原因,提出了C/C复合材料...     

超高温结构复合材料国防重点实验室陕西省碳/碳复合材料工程技术研究中心

碳/碳复合材料具有低比重、高比强度、高温下强度保持率高等特点,是各国空天战略急需的国防高技术战略性材料,也是先进航空航天器及其动力系统不可或缺的关键材料,在航空航天及军事领域具有重要应用前景。但制备成本高、性能不稳定、高温易氧化等问题是制约其广泛应用的瓶颈,围绕该类问题开展的研究一直是该领域的热点。     

CVI处理短碳纤维在CFRC中分散性的评价

碳纤维增强水泥基复合材料(CFRC)是一种新发展起来的、很有潜力的功能材料.丙烯作前驱体,对短碳纤维在高温下(900～1300℃)进行100个小时左右的化学气相浸渍(CVI)表面处理,丙烯在高温下分解,生成热解碳,沉积在碳纤维表面.借助超声波预分散技术及新型分散剂羟乙基纤维素(hydroxyethyl cellulose,HEC)和超细颗粒硅灰的分散作用,实现了CVI处理碳纤维在水泥基体中的均匀分散.HEC水溶液的质量分数控制在1.56～1.77%之间为宜.分别运用扫描电镜法(SEM)、新拌料浆法(FM)、硬化试件电阻率测试法(ERM)及模拟试验法(SE)四种方法评价了CVI处理后短碳纤维的分散性.每种方法均有自身的优缺点和适应环境,四种方法中,模拟试验法(SE)是评价制备CFRC复合材料前期、碳纤维第一步分散的最方便的方法,此法不仅可节约时间和大量的原材料,而且可预测制备CFRC过程中应选择何种分散剂及碳纤维第二步分散的情况.     

MoS2-Ti复合膜的结构及其抗氧化性能

利用非平衡磁控溅射仪在碳/碳复合材料表面制备了MoS2-Ti复合膜.采用XRD,Raman光谱、X射线光电子能谱仪对其结构进行了表征,并利用X射线光电子能谱仪对复合膜的抗氧化性能进行了研究.研究结果表明:所制备的MoS2-Ti复合膜为非晶态结构;MoS2-Ti复合膜具有良好的抗氧化性能,将其在蒸馏水中浸泡200 h后,Mo4+没有被氧化.     

化学气相沉积制备MoSi2涂层分析

主要介绍了目前化学气相沉积(CVD)制备MoSi2涂层或薄膜的几种方法,从反应原理和沉积产物结构等方面分析了各种方法的特点,提出了这些方法在制备MoSi2涂层过程中所存在的问题,并讨论了CVD制备MoSi2涂层应用于碳/碳复合材料高温抗氧化保护的可行性.     

孔隙演化与C/C复合材料的疲劳行为

孔隙是C/C复合材料结构中重要的组成部分,它直接影响着材料的疲劳行为,因此,在研究C/C复合材料的疲劳行为时,考察基体以及界面中孔隙的变化具有重要的意义.综述了C/C复合材料原始孔隙结构的特点,分析了在疲劳加载过程中碳/碳复合材料孔隙结构的演化规律,强调了孔隙结构变化对碳/碳复合材料疲劳强化所作出的积极贡献,进而为其疲劳机理的研究提供依据.     

C/C多孔体的高温热处理对C/C-SiC复合材料摩擦磨损行为的影响

低密度C/C多孔体的结构与性能调控是制备具有优异摩擦磨损性能的C/C-SiC复合材料的关键。本研究采用化学气相渗积法制备了C/C多孔体,并对其进行2100℃高温热处理,再通过反应熔渗法制备了C/C-SiC复合材料,研究了C/C多孔体高温热处理对C/C-SiC复合材料微观结构、导热性能和摩擦磨损性能的影响。结果表明,经2100℃热处理的C/C多孔体孔隙率和石墨化程度增加,用其制备的C/C-SiC复合材料比C/C多孔体未经热处理的密度更大(2.22 g/cm3),孔隙率由5.1%降低至3.4%, SiC陶瓷相含量比热处理前提高11.9%。石墨化程度越高,声子的平均自由程越大,因此其室温的导热率提升到3.1倍, 1200℃导热率提升到1.2倍。经过热处理的热解炭更软,摩擦面易形成连续且稳定的摩擦膜,因此摩擦系数更稳定,并且在测试载荷为3、6和9 N下磨损率均显著降低,下降幅度达到47.8%、41.9%和11.7%,平均摩擦系数分别为0.47、0.38和0.39。综上所述,对C/C多孔体进行高温热处理可使C/C-SiC复合材料的导热性能提升,更耐磨并且表现出更稳定的摩擦系数。     

LPCVD法制备SiC-MoSi2涂层的形貌及沉积机理研究

为提高碳/碳复合材料抗氧化性能,以甲基三氯硅烷(MTS)为先驱体,利用低压化学气相沉积(LPCVD)技术在碳/碳复合材料表面制备SiC-MoSi2涂层,通过XRD和SEM分析了不同沉积温度下涂层结构、物相组成及其沉积机理。结果表明,沉积温度对涂层的成分、结构及致密度有较大影响,在1100～1250℃均可成功得到SiC-MoSi2涂层,1100℃所得涂层结构疏松多孔;1250℃制备的涂层中间部位孔隙较多,表层为致密SiC涂层;1150～1200℃之间可得到均匀致密、以MoSi2颗粒为分散相、以CVD-SiC为连续相的SiC-MoSi2双相陶瓷涂层。     

低压沉积温度对MoSi2涂层微观结构与性能影响

以SiCl₄和H₂为原料,采用低压化学气相沉积（LPCVD）渗硅法在Mo基体表面原位反应制备了MoSi₂涂层,研究了沉积温度对MoSi₂涂层微观形貌、物相组成、沉积速率、涂层的硬度、涂层与基体结合强度的影响. 研究结果表明：在1100~1200℃下制备的涂层结构致密,由单一MoSi₂组成,沉积速率、涂层的硬度以及与基体的结合强度均表现为増加的趋势;当沉积温度高于1200℃,涂层出现开裂现象,由游离Si和MoSi₂两相组成,涂层沉积速率、硬度和结合强度均出现下降的趋势. 1100℃以下沉积的主要控制步骤为Si与Mo反应,而1100℃以上Si在涂层中的扩散对沉积过程起控制作用.     

国内C/C复合材料基体改性研究进展

碳/碳(C/C)复合材料在高温含氧气氛下的氧化烧蚀问题严重制约该材料在航空航天领域的推广应用,基体改性技术是提高该材料高温抗氧化抗烧蚀能力的有效手段。介绍了目前发展的化学气相渗透、先驱体转化、反应熔体浸渗、化学气相反应等基体改性技术的主要方法,综述了SiC,ZrC,TaC,HfC,ZrB2,WC,Cu等抗氧化和抗烧蚀组元改性C/C复合材料的研究现状。指出难熔金属碳化物和硼化物,如HfC,ZrC,TaC,HfB2,ZrB2等,具有熔点高、高温性能稳定、抗烧蚀性能优良等特点,是提高C/C复合材料高温抗氧化抗烧蚀的理想基体改性材料,并提出了C/C复合材料基体改性研究中存在的问题和今后潜在的发展方向。