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
陈招科
,
熊翔
,
肖鹏
,
李国栋
,
黄伯云
无机材料学报
doi:10.3724/SP.J.1077.2007.00287
利用TaCl5-Ar-C3H6反应体系, 用化学气相渗透(CVI)的方法, 在炭毡中炭纤维表面沉积TaC. 研究了温度对涂层的沉积速率、沉积均匀性、物相组成、微晶尺寸和微观生长形貌的影响. 研究结果表明: 沉积速率随沉积温度升高先增加后减小, 在950℃时达到最大值, 在900℃时沉积均匀性最好; 在800～1000℃范围内能沉积出结晶度较好的TaC涂层, 随着温度升高, 微晶尺寸增大; TaC在炭纤维表面为岛状生长模式; 随温度升高, 岛尺寸先增加后减小, 岛扩散能力增强, 沉积岛之间相互链接融合.
关键词:
TaC
,
chemical vapor infiltration
,
deposition rate
,
microstructure growth morphology
熊翔
,
孙威
,
李国栋
,
张红波
,
肖鹏
,
陈招科
中国材料进展
为了提高碳／碳（C／C）复合材料的抗烧蚀性能，在C／C基体上成功制备了碳化锆（ZrC）高温抗烧蚀涂层。用常压化学气相沉积法，前驱体选用ZrCl4＋C3H6＋H2＋Ar体系。通过调节C3H6的流量，制得3种碳锆原子比的ZrC陶瓷涂层（ZrC1.0＋C，ZrC1.0，ZrC0.7）。分析了不同锆碳比ZrC涂层的相组成和形貌差异，研究了锆碳比对ZrC陶瓷涂层的烧蚀性能的影响。结果表明，3种ZrC涂层都可有效提高C／C复合材料的抗烧蚀性能，但由于微观结构特征不同，3种涂层显示不同的烧蚀性能和烧蚀机制。其中，ZrC0.7涂层试样烧蚀后，表面形成致密的氧化物层，烧蚀性能最佳，烧蚀240s后质量烧蚀率和线烧蚀率分别为1．1×10^-4g／cm^2·s和0．3×10^-3mm／s。
关键词:
碳化锆
,
化学气相沉积
,
碳/碳复合材料
,
烧蚀
,
氧化
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
