C/C复合刹车材料防氧化涂层的性能

以氯化锌、磷酸、磷酸盐等为原料研制一种新型改性磷酸盐涂料,利用扫描电镜观察涂层C/C复合材料试样氧化前后微观结构形貌的变化,并对比研究改性前后磷酸盐涂料及以硅、硼为主的多组分陶瓷涂料涂层试样的静态防氧化性能、热震性能.结果表明:在500℃氧化100h,这三种涂层均具有良好的氧化防护性能,涂层试样最大失重率仅为1.25%;在700℃氧化30h,以及经过"900℃、3min<=>室温、2min 30次"→"1100℃、3min<=>室温、2min 10次"的连续热震实验,改性磷酸盐涂层试样的氧化失重率均最小,分别为1.76%和1.98%,远优于另外两种试样.改性磷酸盐涂料具有优异的防氧化性能和抗热震性能.     

C/C复合材料的磷酸盐与硼系涂料的防氧化研究

C／C复合刹车材料在使用时必须进行防氧化处理,已得到使用的防氧化涂料有硼系和磷酸盐两类,通过恒温氧化试验和浸海水恒温氧化试验对两种防氧化涂料的防氧化效果进行了对比,结果显示在长期使用条件下或在有氧化催化剂的条件下,磷酸盐涂料具有更好的防氧化能力。     

炭/炭复合材料磷酸盐涂层的抗氧化性能研究

为防止飞机刹车副用炭/炭(C/C)复合材料在刹车过程中氧化失效,研究了以磷酸、氧化硅和磷酸盐等为原料所制备的磷酸盐涂层的抗氧化性能,结果表明:涂覆有涂层的C/C复合材料在700 ℃氧化66 h后,其氧化失重率仅为1.11%;涂层试样在1 200 ℃氧化5 min后,失重率不超过0.8%;经900 ℃、3 min←→室温、2 min 100次热震后,涂层试件失重率为1.6%.涂层与基体结合牢固,一直保持完好,没有剥落,说明该涂料具有耐高温、热稳定性好等优点,适合作为C/C复合材料表面防氧化涂层.     

炭/炭复合材料高温防氧化陶瓷涂层的研究新进展

陶瓷涂层技术是解决炭/炭(C/C)复合材料高温易氧化难题的有效手段。本文阐述了C/C复合材料的氧化过程与抗氧化途径,综述了近年来国内外C/C复合材料高温防氧化单相、多相镶嵌,梯度复合,晶须增韧以及多层复合等陶瓷涂层体系的最新研究进展,并就陶瓷涂层目前存在的问题以及下一步研究的重点提出了一些见解。     

不同粒度二氧化硅粉末对炭/炭复合材料防氧化涂层的影响

研究二氧化硅微米粉和纳米粉质量分数分别为6%,12%,18%和24%时所形成的防氧化涂层对炭/炭复合材料抗氧化性能的影响,并对涂层氧化前后的组成、形貌变化进行X射线衍射分析(XRD)和扫描电子显微镜分析(SEM)。结果表明:随着SiO2微米粉含量的增加,涂层氧化失重率先减后增,其最佳含量为18%,氧化失重率0.38%;而添加SiO2纳米粉涂层则随着含量的增加,氧化失重率增加,其含量最低为6%时,氧化失重率最小,为2.88%。     

一种碳－碳复合材料长寿命防氧化涂层的失效机制

用液相法联合ＣＶＤ法和硅化法制备了一种碳－碳复合材料复合梯度涂层，在此基础上对这种涂层在氧化过程中的失效机制进行了研究．结果表明：氧化层与液相层界面反应生成的气相产物是涂层失效的根本原因界面上气泡的不均匀形核、长大和破裂导致涂层表面出现孔洞．孔洞处气泡优先形核、长大和破裂并发展成为缺陷而使涂层失效     

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.     

高温长寿命C／C防氧化复合梯度涂层的研究

提出了一种高温长寿命Ｃ／Ｃ防氧化复合梯度涂层，并指出了制备这一复合梯度涂层的工艺途径，同时实验研究了复合涂层中各单一涂层的防氧化作用及作用效果。实验结果表明，按照这种涂层和工艺制备的Ｃ／Ｃ防氧化涂层可以在１６００℃工作１６８个小时以上。     

C/C复合材料SiC/W-Mo-Si抗氧化复合涂层研究

为了防止C/C复合材料高温氧化,采用两步包埋法在其表面制备SiC/W-Mo-Si抗氧化复合涂层,研究了促渗剂B2O3和制备温度对该复合涂层在1500℃静态空气中防氧化能力的影响.结果表明,在第一步包埋粉料中含有B2O3会增加SiC过渡层缺陷含量,降低单一SiC涂层和复合涂层抗氧化性能.第二步包埋制备外涂层的适宜温度为2 250℃,所形成的复合涂层结构致密,有良好的自愈性和优异的抗氧化性能.能在1 500℃保护C/C复合材料抗氧化170 h以上.产生穿透性裂纹是涂层失效的主要原因.     

炭/炭复合材料表面C/SiC/Si-Mo-Cr多层复合防氧化涂层研究(英文)

为提高炭/炭(C/C)复合材料的高温抗氧化性能,采用料浆涂刷法首先在C/C复合材料表面制备了预炭层,然后以Si粉及石墨粉(Si粉与石墨粉的质量配比为:60～80:10～25)为原材料采用包埋法经高温热处理获得C/SiC内涂层,最后在涂有C/SiC内涂层的C/C复合材料表面采用包埋法制备Si-Mo-Cr外涂层。借助扫描电镜、X射线衍射、电子能谱等分析测试手段对涂层试样的微观结构进行了分析,研究了涂层C/C复合材料在1 873 K和1 973 K下的氧化行为。结果表明:由于涂层氧化过程中表面生成了SiO2和Cr2O3复合玻璃层,其在1 873 K温度下表现出优异的防氧化性能,可以有效保护C/C复合材料达135 h。当氧化温度提高至1 973 K并氧化30 h后,该复合涂层氧化过程玻璃层完整性被破坏,涂层失效。     

Multi-composition oxidation resistant coating for SiC-coated carbon/carbon composites at high temperature

This work proposes a multi-composition oxidation resistant coating for SiC-coated carbon/carbon (C/C) composites by slurry method using the mixture of Y₂O₃, ZrO₂, Al₂O₃, Si and C. XRD analysis shows that the phases of the composite coating are composed of SiC, Al₂O₃, Y₂O₃, ZrO₂, Al₄SiC₄ and Y₃Al₂(AlO₄)₃. SEM analysis of the cross section of the coating displays the microstructure with 500 μm thickness which filled the porous SiC. Oxidation test shows that, after 19 h oxidation in air at 1873 K, the weight loss of the coated SiC-C/C is only 1.76%. The oxidation of the coated C/C composites was primarily due to the reaction of C/C matrix and oxygen diffusing through the penetrable cracks and bubble holes in the coating.     

C/C复合材料板烧蚀中热传导的非线性分析

在高压高热流作用下, 高马赫数飞行器防热层常用耐高温的 C/C复合材料出现烧蚀现象。考虑到C/C复合材料的高温导热系数为温度的函数, 基于傅里叶传热定律和高温烧蚀机制, 利用FORTRAN语言编程计算分析了C/C复合材料板烧蚀中热传导特性。结果表明: 较低热流入射时, 物体表面温度变化速率与内部的不同; 随时间的推移, 受热表面的温度趋于一致, 而背面温度相差较大; 物体内部温度分布趋势大体相同。较高热流入射时, 表面出现烧蚀现象, 温度急速升高, 并维持在某一温度值保持动态平衡。      

A multilayer MoSi2-SiC-B coating to protect SiC-coated carbon/carbon composites against oxidation

To protect carbon/carbon (C/C) composites against oxidation, a multilayer MoSi₂-SiC-B coating was prepared on the SiC-coated C/C composites by a simple and low-cost slurry method. The phase, microstructure and element distribution of the as-received coating were analyzed using X-ray diffraction, scanning electron microscopy and energy dispersive X-ray spectroscopy. The as-received coating could effectively protect C/C composites against oxidation at 850 °C in air for 100 h without mass loss, which exhibits better oxidation protective ability than the multilayer MoSi₂-SiC coating prepared by the same method. At intermediate temperature (850 °C), the excellent oxidation protective ability of the coating is mainly attributed to the formation of the molten B₂O₃ for sealing the microcracks and preventing oxygen from attacking the C/C substrate.     

ZrB2 coating for the oxidation protection of carbon fiber reinforced silicon carbide matrix composites

In order to improve the anti-oxidation performance of carbon fiber reinforced silicon carbide matrix (C/SiC) composites, ZrB₂ coating was prepared on the surface of C/SiC composites by a two-step technique of pack cementation method. The anti-oxidation properties of coated composites were investigated. The results showed that ZrB₂ coating was obtained by the method, which was homogenous and dense. The weight loss percentage of the coated composites was only 1.52 after oxidation in air at 1500 °C for 30 min, which exhibited excellent oxidation resistance.     

涂层碳/碳复合材料氧化机理的研究

通过高温等温氧化实验,对自制涂层碳/碳复合材料的氧化机理进行了研究.研究结果表明,涂层碳/碳复合材料的等温氧化可分为4个阶段.氧化初期,涂层的表面开始氧化,氧化失重是一个受氧气和涂层的化学反应控制,表现为氧化增重;氧化中期,氧化失重受玻璃质的形成速度和蒸发速度控制,表现为缓慢的氧化失重,氧化失重与时间的关系为直线型;随后,涂层上出现裂纹的形成和愈合过程,涂层深层被氧化,表现为较快的氧化失重;最后,涂层被局部破坏,基体被部分氧化,氧化失重直线上升.     

炭/炭复合材料用SiC-Glass涂层的高温氧化机理

采用包埋法和预涂-烧结法相结合的组合工艺在炭/炭(C/C)复合材料表面制得SiC-Glass复合涂层, 并借助X射线衍射仪(XRD)和扫描电镜(SEM)对该复合涂层进行了表征, 研究了涂层C/C试样在不同温度下的氧化动力学规律。结果表明: 复合涂层具有双层结构, 包埋SiC内层由β-SiC相和少量游离硅相组成, 外层由MoSi₂颗粒掺杂的硼硅酸盐玻璃构成; 内外层之间结合紧密; 在1300~1600℃的空气气氛中, SiC-Glass涂层表现出良好的抗氧化性能, 其氧化激活能为118.1kJ/mol, 氧化主要受控于氧在Glass层中的体扩散速率; 在1600℃空气气氛中氧化65h后, SiC-Glass涂层C/C试样的氧化失重率仅为1.02%。      

Multi-layer CVD-SiC/MoSi2–CrSi2–Si/B-modified SiC oxidation protective coating for carbon/carbon composites

To further improve the oxidation resistance of coating for carbon/carbon (C/C) composites, a multi-layer CVD-SiC/MoSi₂–CrSi₂–Si/B-modified SiC coating was prepared on the surface of C/C composites by pack cementation and chemical vapour deposition method, respectively. The microstructures, oxidation and thermal shock resistance of the coating were studied. The influence of B content in pack powder on the microstructure and oxidation resistance of B-modified SiC coating was also investigated. The results show that the B-modified SiC coating prepared with 10 wt.% B exhibited the best oxidation protection ability for C/C composites at 1173 K. The multi-layer coatings could protect the C/C composites at 1173 K for 30 h and 1873 K for 200 h, and endure 30 thermal cycles between 1873 K and room temperatures. The oxidation resistance and thermal shock resistance is mainly attributed to their dense structure and self-sealing property.     

喷涂功率对碳/碳复合材料表面羟基磷灰石涂层的影响

采用等离子喷涂技术在碳/碳复合材料表面制备了羟基磷灰石(HA)涂层,采用电子拉伸机和自制装置测定了不同喷涂功率下涂层与基体的抗剪强度,采用扫描电镜观察了涂层表面、剪切断裂表面的形貌,采用电子探针分析了试样截面的形貌和成分线分布.结果表明:随着喷涂功率的增加,涂层中HA颗粒的熔化程度和涂层与基体的抗剪强度均增加,涂层与基体的界面属于机械结合,其剪切断裂的形式主要有界面失效和涂层内部失效两种.