碳纤维增强Si-C-N陶瓷基复合材料的氧化行为

采用化学气相浸渗(chemical vapor infiltration,CVI)法制备了以热解碳为界面的碳纤维增强碳氮化硅陶瓷基(carbon fiber reinforced siliconcarbonitride ceramic,C/Si-C-N)复合材料.用热重法研究了无涂层C/Si-C-N在空气环境中的氧化行为.研究表明:由950℃ CVI沉积的Si-C-N基体所制备的C/Si-C-N复合材料的氧化行为与碳纤维增强SiC陶瓷基(carbon fiber reinforced silicon carbide ceramic,C/SiC)复合材料的完全不同.在600～1 200℃,C/Si-C-N的氧化速率随温度的升高而持续增加,其抗氧化能力在600℃明显高于C/SiC复合材料;在900℃,抗氧化能力与C/SiC复合材料基本相当;在1 200℃,抗氧化能力则低于C/SiC复合材料.C/Si-C-N复合材料所表现出来的氧化行为主要与Si-C-N基体较低的热膨胀系数有关.     

环境障涂层材料及结构的研究进展

陶瓷基复合材料(CMC)具有低密度、高强度、抗氧化、抗烧蚀和优异的高温力学性能,在未来的航空航天领域前景十分广阔。环境障涂层(EBC)是为了提高陶瓷基复合材料部件在高温腐蚀环境下稳定性的表面防护涂层。EBC研究主要集中在涂层材料、涂层结构等方面,目的是为了提高涂层的高温稳定性和耐腐蚀性能。介绍了环境障涂层的发展历程,以及涂层材料和涂层结构方面的研究进展。     

含Si–O–C界面层的C/Si–C–N复合材料的抗氧化性能(英文)

为了研究利用Si–O–C界面层来提高碳纤维增强陶瓷基复合材料的抗氧化性能,利用化学气相浸渗和聚合物浸渗裂解工艺制备了以Si–O–C为界面的碳纤维增强Si–C–N陶瓷基复合材料（C/Si–O–C/Si–C–N）和无界面层的碳纤维增强Si–C–N陶瓷基复合材料（C/Si–C–N）。研究了C/Si–O–C/Si–C–N和C/Si–C–N在600、900℃和1 200℃空气环境中的氧化行为。结果表明：采用Si–O–C界面层后可提高复合材料的抗氧化性能;Si–O–C界面层较高的氧化抗力是碳纤维增强Si–C–N复合材料抗氧化性能提高的主要原因。     

炭/炭复合材料高温防氧化增韧陶瓷涂层的研究进展

陶瓷涂层自身脆性大,并且与炭/炭(C/C)复合材料基体的热膨胀系数不匹配,使用时容易产生微裂纹。利用第二相进行增韧是预防高温防氧化涂层失效的常用手段。本文阐述了C/C复合材料陶瓷涂层的增韧机制,综述了近年来国内外对C/C复合材料高温防氧化增韧陶瓷涂层的研究现状,并对增韧陶瓷涂层目前存在的问题和以后的研究方向进行了展望。     

硅、铜浸渍改性C/C复合材料制备技术、性能及应用

介绍了硅、铜浸渍改性C/C复合材料的制备、性能和应用。在C/C复合材料毛坯的基础上,通过液体硅渗透(LSI)制备C/C-SiC复合材料是一种快速致密的陶瓷基复合材料成型技术,可提高材料表面硬度和抗氧化性能,在刹车材料、空间望远镜用镜面、航天飞行器热防护系统、高温换热器等方面已得到实际应用。铜改性C/C复合材料可提高其导电性,用于铁路系统引电弓、第三轨等方面。     

化学世界

SiC/SiC陶瓷复合材料具有低密度、高强度、抗氧化、抗烧蚀、优异的高温力学性能,在未来的航空航天领域前景十分广阔。环境障涂层（Environment barrier coatings,EBC）是为了提高陶瓷复合基材料部件在高温腐蚀环境下稳定性的表面防护涂层。EBC研究主要集中在涂层材料、涂层结构等方面,大大提高涂层的高温稳定性和耐腐蚀性能。本文主要介绍了环境障涂层的发展历程,以及在涂层材料和涂层结构上的研究进展。     

航天飞行器热防护系统技术综述

综述表明,C/C和C/SiC复合材料是宇宙输送系统飞行器前端部位热防护系统的最佳材料选择,多层抗氧化涂层、超高温陶瓷(UHTC)涂层、UHTC基体改性是提高其高温长期使用的有效途径。指出多层UHTC涂层、纳米级UHTC颗粒、火花等离子浇结(SPS)及碳气凝胶填充碳泡沫新型热防护结构等在高温热防护材料方面已显现出实际应用方向。     

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.     

SiCf/SiC复合材料高温抗氧化研究进展

连续SiC纤维增韧SiC陶瓷基复合材料(SiCf/SiC CMCs)具有低密度、优异的高温力学性能和抗氧化性能,在航空发动机热端部件上具有广阔的应用前景,具备提高发动机推重比和使用温度、减轻无效重量、简化系统结构等显著优势.延长SiCf/SiC复合材料在航空发动机高温氧化环境下的服役寿命是当前需要解决的难题.本文从纤维、界面相、基体、表面涂层四个方面综述了SiCf/SiC复合材料高温抗氧化研究进展.采用多元多层自愈合界面相、对基体进行改性以及采用表面自愈合整体涂层都可以有效提高SiCf/SiC复合材料在高温氧化环境中的使用稳定性和寿命.     

C/C复合材料SiC-MoSi2-WSi2抗氧化涂层的制备及性能研究

为提高C/C复合材料的高温抗氧化性能,以聚碳硅烷(PCS)浸渍裂解法和Si,Mo,W粉浆料刷涂反应法在C/C复合材料表面制备SiC-MoSi2-WSi2复合涂层,借助X射线衍射仪、扫描电镜等分析手段,对涂层的微观形貌、组织结构及物相进行分析研究,优化涂层制备工艺,考察了涂层的高温抗氧化性能,分析了抗氧化机理.制备的SiC-MoSi2-WSi2复合涂层厚度200 μm左右,主要由SiC,MoSi2,WSi2构成.1500℃氧化试验结果表明复合涂层的静态氧化失重率较SiC单层涂层降低50％以上,较大地改善了C/C复合材料的抗氧化性能.     

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     

毡体热处理对炭/炭复合材料氧化行为的影响

将炭纤维毡体进行两组不同温度的高温热处理，然后采用化学气相沉积工艺制备炭／炭复合材料，考察了两组材料在不同温度、时间下的氧化失重率，利用X射线衍射技术分析了炭纤维的石墨化度，采用扫描电子显微镜观察了氧化前、后炭／炭复合材料的形貌，探讨了两组材料的氧化反应过程及其氧化行为差异的原因。     

炭毡/炭复合材料的氧化防护

以磷酸和氢氧化铝为原料，配制了不同P／Al摩尔比的酸式磷酸盐溶液，通过浸溃法，对炭毡／炭复合材料的氧化防护进行了研究。结果表明，提高P／Al摩尔比可以增加材料抗氧化性。经P／A1摩尔比23：1的溶液浸溃，800□热处理后的炭毡／炭复合材料在600□下氧化几乎没有失重。     

表面改性活性炭对CO_2的吸附性能

研究了用 H2 O2 ,HNO3加醋酸铜溶液进行表面改性后的活性炭对 CO2 的吸附性能 ,分析了改性前后活性炭的表面化学性质 ,测定了 2 73K下的吸附等温线 ,用 D- A方程对吸附等温线进行了很好的拟合 ,探讨了表面改性对活性炭表面化学性质的影响及其表面化学性质与吸附性能之间的关系。     

炭／炭复合材料中的界面现象

论述了炭／ 炭复合材料的界面结构特点,及其对材料宏观力学性能的影响,指出在Ｃ／Ｃ材料中存在多种层次的界面结构。其中束内界面和束间界面的粘接性能对Ｃ／Ｃ 材料的宏观力学性能有重要的影响。对于界面剪切强度存在一个临界值,低于该临界值,纵向拉伸性能随界面剪切强度的提高而提高;高于该临界值,纵向拉伸性能随界面剪切强度的提高反而降低。     

炭纳米纤维添加剂对炭/炭复合材料力学性能影响

采用等温CVI工艺制备出5种不同炭纳米纤维含量（质量分数分别为0，5％，10％，15％和20％）的炭／炭复合材料。发现添加炭纳米纤维的炭／炭复合材料具有很高的力学性能，在加入炭纳米纤维为5％时，相对于没有添加炭纳米纤维的炭／炭复合材料，弯曲强度增大了76．3％，弹性模量增大了55．5％，但添加量增大到20％时，强度和模量都逐渐降低。     

由重质碳源合成碳纳米管

采用爆炸辅助化学气相沉积技术,以煤间接液化产物中的粗制石蜡为碳源制备碳纳米管.考察了催化剂前驱体和炸药填充密度对产物中碳纳米管形貌和纯度的影响,发现金属Co催化剂,炸药填充密度为0.2 g/mL时产物中碳纳米管的含量可达70%.在此基础上,尝试了利用另外两种重质碳源煤焦油和煤沥青合成碳纳米管.结果表明,利用重质碳源通过爆炸辅助气相合成碳纳米管是可行的,但是针对不同种类的碳源条件有待于进一步优化.     

炭纤维增强炭基复合材料的界面

炭纤维增强炭基（炭／炭）复合材料中的界面直接影响材料的力学、热物理、抗氧化等性能。深入对炭／炭界面的研究,对于改进材料结构,提高材料性能意义重大。因此对炭／炭复合材料界面研究的意义、方法、现状作了介绍,并展望了研究的发展趋向。     

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。     

THE INTERFACES OF CARBON FIBRE REINFORCED CARBON MATRIX COMPOSITE

炭纤维增强炭基（炭／炭）复合材料中的界面直接影响材料的力学、热物理、抗氧化等性能。深入对炭／炭界面的研究,对于改进材料结构,提高材料性能意义重大。因此对炭／炭复合材料界面研究的意义、方法、现状作了介绍,并展望了研究的发展趋向。