徐永龙
,
郝安林
,
孙威
,
熊翔
,
彭铮
,
陈耘田
,
陈招科
,
王雅雷
中国有色金属学报
采用热蒸镀-原位反应法制备Mo-Si-X-C(X=Al,Ti)碳基陶瓷涂层.利用X射线仪、扫描电子显微镜和纳米压痕测试仪对涂层的微观结构和力学性能进行表征,研究成分及热蒸镀工艺参数对涂层的物相组成、微观结构和力学性能的影响,并揭示涂层的形成机制.结果表明:不同组分蒸镀母料在1550℃、Ar气氛条件下,由于不同蒸气压诱发各异的扩散路径,从而使原位反应生成Mo-Si-X-C(X=Al,Ti)复相陶瓷涂层的形貌、相成分及分布明显不同.添加Ti和Al元素有利于分别生成(Ti0.8Mo0.2) Si2相和Mo(Si,Al)2相,促进热蒸镀过程;随着温度的升高,基体表面Si黏性减弱,同时流动性增强,涂层中钼硅化物消失;1800℃真空环境下涂层中的SiC晶粒异常长大,破坏涂层结构,导致涂层失效.力学性能表明:同时添加Al、Ti元素,形成复杂多相界面结构的23Mo-63Si-7Ti-7Al陶瓷涂层的力学性能最优,其抗压强度达到19.584GPa,显微硬度达到1848HV及弹性模量达到255.124 GPa.
关键词:
热蒸镀法
,
原位反应法
,
SiC
,
(Ti0.8Mo0.2)Si2
,
涂层
,
碳基材料
陈招科
,
熊翔
,
黄伯云
,
李国栋
,
肖鹏
,
张红波
,
王雅雷
复合材料学报
用化学气相渗透方法,在准三维针刺炭毡中预沉积热解炭(PyC)和TaC涂层,再利用热解炭和树脂炭对该预制体进行后续致密化,制得含pyC-TaC-PyC复合界面的C/C复合材料(TaC-C/C),并对其进行氧乙炔焰烧蚀.与C/C相比,3 vol% TaC-C/C材料耐烧蚀性能无明显提高,且无法承受长时间的氧炔焰烧蚀;而14 vol% TaC-C/C材料表现出较好的长时间耐烧蚀性能.氧炔焰烧蚀后,复合材料表面由C、TaC、(Ta,O)及Ta2Os相组成.3 vol% TaC-C/C材料表面主要形成细小弥散的烧蚀斑点(5～20 s)和烧蚀凹坑(120 s);而14 vol%TaC-C/C材料表面则主要形成烧蚀斑点(5 s)、较完整的氧化钽层(20 s)以及烧蚀凹坑(120 s).14 vol%TaC-C/C材料在烧蚀20 s后,复合材料可分为表面氧化物区、过渡区和基体区;复合材料表面完整连续的氧化钽层能有效保护复合材料.
关键词:
C/C复合材料
,
化学气相渗透
,
层状结构
,
微观结构
,
烧蚀性能
常亚彬
,
孙威
,
熊翔
,
彭铮
,
陈招科
,
王雅雷
,
徐永龙
新型炭材料
为了提高C/C复合材料的抗烧蚀性能,采用反应熔渗法制备Al-Si-C改性C/C复合材料,利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、能谱和电子探针分析等手段分析熔剂成分、熔渗温度和气氛等参数对复合材料微观结构的影响。利用氧-乙炔焰烧蚀仪研究Al-Si-C改性C/C复合材料的烧蚀性能、烧蚀行为及机理。结果表明,随着工艺参数不同,反应熔渗法可制备出三类典型的Al-Si-C改性C/C复合材料。在1500℃,氩气气氛中反应熔渗2 h形成了Al+SiC均质改性C/C复合材料；随着熔渗温度的升高(1600℃)和熔渗时间的延长(6 h),形成了Al4SiC4+SiC改性C/C复合材料；在1600℃,真空气氛中反应熔渗6 h形成了SiC+Al梯度改性C/C复合材料( Al含量由内到外递减)。三类Al-Si-C改性C/C复合材料显示不同的烧蚀行为,其中,SiC+Al梯度改性C/C复合材料具有最优的抗烧蚀性能,在2500℃下烧蚀60 s后,样品表面无明显的烧蚀坑,质量烧蚀率分别为-1.0×10-3 g/s和-1.2×10-3g/s。
关键词:
C/C复合材料
,
基体改性
,
反应熔渗
,
Al-Si-C体系
,
烧蚀
李恒
,
郝安林
,
王雅雷
,
熊翔
,
陈招科
,
孙威
,
韩欣欣
中国有色金属学报
以微米级MoSi2粉末为原料,利用放电等离子烧结技术制备致密度达99％的MoSi2陶瓷材料.研究烧结温度对MoSi2陶瓷的致密化、微观结构和力学性能的影响.结果表明:SPS烧结技术制备的MoSi2陶瓷由MoSi2、少量的Mo5Si3和SiO2组成;随着烧结温度的升高,材料的致密化效果明显加强;当烧结温度为1600℃时,材料的综合性能最优,相对密度和抗弯强度达到98.9％和417 MPa.但当烧结温度达到1800℃时,致密度基本保持不变,MoSi2晶粒长大明显,材料抗弯强度降低.
关键词:
MoSi2
,
放电等离子烧结
,
微观结构
,
力学性能
刘岗
,
李国栋
,
熊翔
,
王雅雷
,
陈招科
,
孙威
中国有色金属学报
采用ZrCl4-CH4-H2-Ar反应体系、固态输送ZrCl4粉末低压化学气相沉积(CVD)制备ZrC涂层.研究温度对低压化学气相沉积ZrC涂层物相组成、晶体择优生长、涂层表面形貌、断面结构、涂层生长速度和沉积均匀性等方面的影响.结果表明:不同温度下沉积的涂层主要由ZrC和C相组成；随着温度的升高,ZrC晶粒(200)晶面择优生长增强,颗粒直径增大,表面致密性增加,沉积速率上升；涂层断面结构以柱状晶为主；随着离进料口距离的增加,涂层的沉积速率逐渐减小;1500℃时,沉积系统的均匀性比1450℃时的差.
关键词:
ZrC涂层
,
温度
,
低压
,
化学气相沉积
刘岗
,
李国栋
,
熊翔
,
王雅雷
,
陈招科
,
孙威
航空材料学报
doi:10.3969/j.issn.1005-5053.2011.6.007
采用zrCl4-CH4-H2-Ar反应体系,冷态输送ZrCl4粉末化学气相沉积(CVD)制备ZrC涂层.采用热力学计算并结合实验结果分析了冷态输送ZrCl4化学气相沉积ZrC涂层的特点,采用X射线衍射仪和扫描电镜分析了涂层的物相组成、表面形貌和组织结构.结果表明:冷态输送ZrCl4粉末大幅度降低了ZrC的化学气相沉积温度,且容易获得大面积、结构均匀的ZrC涂层.涂层表面由直径在20 ～ 80nm之间的颗粒组成,为无规则“田状”组织.涂层结构主要为柱状晶,沿(200)面优先生长.分析了这种新型“田状”ZrC涂层组织的形成机理以及ZrC涂层的生长机制.
关键词:
ZrC涂层
,
CVD
,
冷态输送ZrCl4
,
表面形貌
,
组织结构
,
生长机理
吕东泽
,
陈招科
,
熊翔
,
王雅雷
,
孙威
,
黎泽豪
材料研究学报
doi:10.11901/1005.3093.2015.695
利用TaCl5-C3H6-Ar反应体系,用化学气相沉积法(CVD),在高纯石墨表面制备了不同炭含量的C-TaC复相涂层.研究了室温条件下C-TaC复相涂层的摩擦学性能.采用扫描电镜、X射线衍射仪、X射线光电子能谱仪等对涂层的微观组织结构及摩擦表面形貌进行了分析.研究发现:Ta的加入促使热解炭中更多sp2杂化键的形成,促进炭基涂层的石墨化.当炭含量为86.4％(质量分数)时,涂层结构为热解炭与TaC晶粒相结合的纳米复相结构,此时涂层的摩擦系数最低,为0.13,且摩擦曲线平稳,磨损机制主要为磨粒磨损、黏着磨损和疲劳磨损.通过调节涂层中热解炭的含量以及晶粒大小可改善其摩擦学性能.
关键词:
复合材料
,
材料表面与界面
,
C-TaC复相涂层
,
化学气相沉积
,
微观结构
,
摩擦性能
熊翔
,
王雅雷
,
李国栋
,
陈招科
复合材料学报
以针刺碳纤维整体毡为预制体,采用化学气相渗透工艺对预制体纤维进行PyC/SiC/TaC的多层复合模式的涂层改性,然后采用化学气相渗透和热固性树脂浸渍-炭化进行增密,制备出新型C/C复合材料.对复合材料的微观结构和力学性能进行了研究.结果表明:包覆在碳纤维表面的PyC/SiC/TaC多层结构均匀致密、无裂纹,在C/C复合材料中形成空间管状网络结构;改性后C/C复合材料的抗弯强度和韧性均大大提高,平均抗弯强度达到522MPa,断裂位移达到1.19mm;复合材料弯曲断裂形式表现为脆性断裂,经过2000℃高温热处理以后,复合材料的抗弯强度下降,但最大断裂位移增大,弯曲断裂形式由脆性断裂转变为良好的假塑性断裂.
关键词:
C/C复合材料
,
改性
,
微观形貌
,
断裂行为
,
高温热处理
房冲
,
王雅雷
,
熊翔
,
汤中华
,
陈招科
,
孙威
复合材料学报
doi:10.13801/j.cnki.fhclxb.20160126.001
为分析碳源在化学气相渗透过程中的沉积机制,以碳纤维针刺整体毡为预制体,添加丙烯(C3H6)的天然气混合气体为碳源,研究了碳源组成对C/C复合材料致密化及热解炭结构的影响.结果表明:相比于以天然气为碳源,以添加了适当比例C3 H6的天然气为碳源,可有效提高C/C复合材料的致密化速率及密度分布均匀性;同时,有利于生成高织构的热解炭.最优条件(9vol％ C3H6)下沉积100 h后,C/C复合材料的密度和径向密度偏差分别为1.40 g/cm3和0.04 g/cm3,热解炭为均一的粗糙层结构,石墨化度高;而以天然气作碳源时,密度和径向密度偏差分别为1.17 g/cm3和0.07 g/cm3,热解炭为二元带状结构,石墨化度较低;当C3 H6比例增加到17vol％时,其密度和径向密度偏差分别为1.28 g/cm3和0.10 g/cm3,密度及密度分布均匀性较最优条件下制备的复合材料明显降低.
关键词:
混合碳源
,
C/C复合材料
,
化学气相渗透
,
密度分布均匀性
,
显微结构
苏正夫
,
刘怀菲
,
王雅雷
复合材料学报
doi:10.13801/j.cnki.fhc1xb.20150303.004
采用化学共沉淀煅烧法制备不同La2O3掺杂量的La2O3-Y2O3-ZrO2(YSZ)复合陶瓷粉末,研究该复合陶瓷粉末的高温相稳定性、抗烧结性及热物理性能,并与传统应用的YSZ陶瓷粉末进行对比,以探讨La2O3-YSZ作为热障涂层材料应用的可能性.采用XRD分析陶瓷粉末的晶体结构和物相组成,研究La2O3掺杂量对YSZ高温相稳定性的影响.采用SEM观察陶瓷烧结体的微观形貌,研究La2O3掺杂对YSZ抗烧结性的影响.采用激光脉冲法测定热扩散率,通过计算得到材料的热导率.结果表明:YSZ和不同La2O3掺杂量的La2 O3-YSZ均由单一的非平衡四方相ZrO2(t'-ZrO2)组成.经1 400℃热处理100 h后,YSZ中t'-ZrO2完全转变为立方相ZrO2(c-ZrO2)和单斜相ZrO2(m-ZrO2),在0.4mol％～1.4mol％ La2O3掺杂范围内,La2O3-YSZ的相稳定性均优于YSZ,其中1.0mol％ La2O3掺杂的YSZ(1.0mol％ La2O3-YSZ)经热处理后无m-ZrO2生成,表现出良好的高温相稳定性.此外,1.0mol％ La2O3-YSZ较YSZ具有较高的抗烧结性和较低的热导率.在室温至700℃范围内,1.0mol％ La2O3-YSZ的热导率为1.90～2.17 W/(m·K),明显低于YSZ的热导率(2.13～2.33 W/(m·K)).
关键词:
热障涂层
,
相稳定性
,
抗烧结性
,
热导率
,
La2O3
,
Y2O3-ZrO2
