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氧化铝含量对炭／炭复合材料表面碳化硅涂层结构和抗高温氧化性能的影响

郭顺 , 孙本双 , 张武装 , 曾毅

材料保护

炭／炭（C／C）复合材料的抗高温氧化性能多依赖于其表面的碳化硅（SiC）涂层。为了弄清包埋料中氧化铝（Al2O3）的含量对SiC涂层性能及机理的影响，用包埋法在C／C表面制备了SiC涂层。通过x射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）及高温抗氧化试验，研究了包埋料中Al2O3含量对SiC涂层的显微结构、缺陷（裂纹和孔洞）及抗氧化性能的影响，并从热力学角度探讨了Al2O3对涂层生长的促进机制。结果表明：随着包埋料中Al2O3含量的增加，SiC涂层厚度逐渐增大，其晶粒得到细化，抗氧化性能逐渐变好；过量的Al2O3使SiC涂层在生成过程中产生的CO气体逐渐增多，导致SiC涂层的裂纹和孔洞增多，涂层变得疏松，抗氧化性能逐渐恶化。

关键词: SiC涂层 , Al2O3 , 包埋法 , 抗氧化性 , 显微结构 , 生长机制 , C , C复合材料

Microstructural Evolution and Oxidation Resistance of Multi-walled Carbon Nanotubes in the Presence of Silicon Powder at High Temperatures

材料科学技术（英文）

关键词: 多壁碳纳米管 , 抗氧化性能 , 组织演变 , 高分辨透射电子显微镜 , 硅粉 , 差示扫描量热法 , SiC涂层 , 高温

C／C复合材料上SiC／MoSi2-Si2N2O-CrSi2涂层的制备、抗氧化性能及形成机理

殷玲 , 熊翔 , 曾毅 , 郭顺 , 张武装

材料保护

为进一步提高C／C复合材料的抗高温氧化性能，采用包埋法和刷涂法在C／C复合材料上制备了SiC／MoSi2-Si2N2O-CrSi2抗高温氧化涂层，借助XRD及SEM对涂层的组织结构及形貌进行了表征，初步研究了涂层在1500℃静态空气中的氧化性能及其形成机理。结果显示：SiC／MoSi2-Si2N2O-CrSi2涂层最外层主要由Si2N2O，少量CrSi2，SiC，MoSi2相组成，该涂层在1500℃下氧化26h失重率仅为1．94％，其抗氧化性能优于无Si2N2O的MoSi2-SiC-CrSi2涂层。

关键词: C/C复合材料 , 抗氧化涂层 , SiC涂层 , Si2N2O , 组织结构 , 形貌 , 形成机理

包埋工艺参数对碳/碳复合材料表面SiC涂层致密性的影响

黄敏 , 李克智 , 李贺军 , 付前刚 , 王字 , 许天旱

机械工程材料

采用包埋法在碳/碳(C/C)复合材料表面制备出不同致密度的SiC涂层,用正交试验法系统研究了包埋温度(A)、包埋时间(B)、烧结助剂Ⅰ含量(C)、烧结助剂Ⅱ含量(D)、硅含量(E)等工艺参数对SiC涂层抗氧化性能(用抗氧化性能表征涂层的致密性)的影响.结果表明:研究的包埋工艺参数对SiC涂层抗氧化性能(致密性)影响的显著性从大到小依次为A,C,E,D,B;在A1B1C1DE1工艺条件下所得的SiC涂层最疏松;通过改进参数,在A3B2C4D2E4工艺条件下所得的SiC涂层最致密,该涂层可在1 500℃空气中提供10 h以上的抗氧化保护.

关键词: 碳/碳复合材料 , 抗氧化性能 , SiC涂层 , 包埋法

用气相反应法制备C/C复合材料的梯度SiC涂层

黄凤萍 , 李贺军 , 李克智 , 卢锦花 , 黄荔海

材料科学与工程学报 doi:10.3969/j.issn.1673-2812.2007.02.003

本文采用化学气相反应法(CVR)制备了C/C复合材料的梯度SiC涂层,对该梯度涂层的形成机理及抗氧化性能进行了试验研究.研究结果表明:Si渗入基体的速率对梯度涂层的形成产生直接的影响,当采用体密度较高的C/C基体时,得到了完整致密的梯度SiC涂层,生成的SiC为β-SiC,该涂层具有较好的高温抗氧化能力,在1500℃静态空气气氛中,氧化26小时后失重不超过2%.

关键词: 气相反应 , C/C复合材料 , 梯度 , SiC涂层

石墨表面CVD SiC涂层微观结构研究

黄浩 , 陈大明 , 仝建峰 , 李宝伟

航空材料学报 doi:10.3969/j.issn.1005-5053.2008.02.011

研究CH3SiCl3-H2-Ar体系中在石墨表面化学气相沉积SiC涂层工艺,并对涂层形貌进行SEM分析.考察沉积温度、气体比例、气体流量以及稀释气体含量对化学气相沉积SiC涂层的显微结构的影响.结果表明,在温度1100℃,H2∶ MTS=5 ∶ 3,气体流量8L/min,稀释气体1L/min时,制备的涂层致密光滑.其中涂层的形貌对温度最敏感,当沉积温度达到1100℃时,CVD SiC涂层表面致密且光滑.

关键词: 化学气相沉积 , SiC涂层

SiC涂层对碳纤维抗氧化性能的影响

康鹏超 , 张斌 , 武高辉 , 王春雨

材料热处理学报

采用高能球磨的Si、C粉体,利用原位反应法在碳纤维表面制备得到了SiC涂层.利用XRD,SEM,TEM等分析测试手段对碳纤维涂层进行了相组成及形貌分析.通过对涂SiC和未涂SiC纤维的等温氧化试验,对涂层碳纤维抗氧化性能进行了研究.结果表明:制备的涂层均匀完整,涂层组成为纳米结构的β-SiC,厚度约为30 nm.在400～700℃ SiC涂层可对碳纤维起到抗氧化作用.600℃氧化3h后,没有涂层的碳纤维表面出现明显的氧化侵蚀坑,而涂有SiC涂层的碳纤维损伤不明显.

关键词: 碳纤维 , SiC涂层 , 原位反应 , 抗氧化性能

化学气相沉积工艺制备SiC涂层

刘荣军 , 周新贵 , 张长瑞 , 曹英斌

宇航材料工艺 doi:10.3969/j.issn.1007-2330.2002.05.010

利用化学气相沉积工艺制备了SiC涂层,对涂层进行了SEM及XRD分析.考察了温度、载气和稀释气体对涂层微观结构的影响;对不同基体进行了对照试验.在1 100℃～1 300℃沉积时,随着温度的升高,SiC涂层沉积速度加快,SiC颗粒变大,同时颗粒间的孔隙也变大,涂层的致密度降低;Ar流量相对小时,制备的涂层致密、光滑.以SiCp/SiC作基体时,涂层和基体结合得很牢固,SiC颗粒会向基体中渗透,从而增强了涂层和基体之间的结合力.

关键词: 化学气相沉积 , SiC涂层

SiC涂层工艺对三维碳纤维编织物抗氧化性的影响

陈钢军 , 肖汉宁 , 高朋召

稀有金属材料与工程

采用先驱体浸渍裂解(PIP)法在碳纤维表面制备SiC涂层.研究了涂层制备工艺对编织体抗氧化性能的影响.结果表明,经质量分数为10%的聚碳硅烷(PCS)溶液循环浸渍裂解所得样品的抗氧化性能最佳.对SiC/碳纤维非等温条件下氧化反应的动力学研究结果表明,SiC涂层/碳纤维的非等温氧化过程呈现自催化特征.氧化机理为随机成核,动力学参数为1g A=15.223 min-1,E=157.15 kJ·mol-1.

关键词: SiC涂层 , 抗氧化性 , 非等温 , 氧化动力学

注入氮离子的SiC涂层阻氢性能研究

王小英 , 邹觉生 , 黄宁康

材料保护 doi:10.3969/j.issn.1001-1560.2002.02.010

利用离子束混合-离子注入(Ar+)和磁控溅射相结合的实验技术在HR-1不锈钢基体上制备了注入N+的SiC涂层,并用表面分析手段对所制备涂层的表面形貌、剖面形貌、相结构、表面成分、表面元素的化学态进行了分析.结果表明:制备的涂层结构致密、表面平整、膜层成分均匀;涂层与基体之间形成了一明显的过渡层,增强了涂层和基体之间的结合力.用二次离子质谱(SIMS)对充氘涂层的阻氢性能进行了定性分析.结果表明:涂层元素与氢形成稳定的化学键,抑制了氢的扩散和迁移,使得涂层具有一定的阻氢能力.

关键词: 离子束混合 , 注入N+ , SiC涂层 , 阻氢涂层