C-C剎車材料SiCN-玻璃涂層的制備與性能.pdf

1、航空科技的發(fā)展對(duì)飛機(jī)的制動(dòng)系統(tǒng)提出越來(lái)越高的要求，C/C復(fù)合材料具有輕質(zhì)、高強(qiáng)、高溫力學(xué)性能好、摩擦磨損性能優(yōu)異等特點(diǎn)，成為理想的剎車材料，目前已廣泛應(yīng)用于民用客機(jī)和軍事戰(zhàn)機(jī)剎車裝置。然而C/C剎車材料在高溫有氧環(huán)境中極易氧化，引起力學(xué)性能和摩擦性能衰減，影響制動(dòng)的安全性和可靠性，因此采用防氧化涂層保護(hù)。近年來(lái)重型戰(zhàn)機(jī)的發(fā)展使得制動(dòng)過(guò)程中剎車熱庫(kù)溫度高達(dá)900℃，傳統(tǒng)的硼酸鹽和磷酸鹽涂層面臨防護(hù)能力不足的挑戰(zhàn)。因此需要研制一種滿足防護(hù)要

2、求并且成本低、適用于工業(yè)規(guī)?；a(chǎn)的防氧化涂層。
　　本文通過(guò)研究玻璃系涂層的防氧化性能，采用硼硅玻璃作為涂層原料，利用無(wú)定型SiCN陶瓷提高玻璃與C/C剎車材料的潤(rùn)濕性，并通過(guò)B4C和Al2O3陶瓷粉改性涂層，提高涂層的防氧化性能，結(jié)果如下：
　　1.研究了硼硅玻璃、磷酸鹽對(duì)C/C剎車材料的氧化防護(hù)性能，結(jié)果表明：（1）硼硅玻璃與C/C剎車材料潤(rùn)濕性差，無(wú)法在基體表面形成完整連續(xù)的涂層；（2）磷酸鹽和C/C剎車材料具有良好

3、的潤(rùn)濕性，涂層試樣800℃氧化10小時(shí)失重率為22.58％，高溫下磷酸鹽揮發(fā)導(dǎo)致涂層防護(hù)能力下降；（3）硼硅玻璃/磷酸鹽復(fù)合涂層試樣800℃氧化10小時(shí)失重率為10.72%，也不能滿足防護(hù)要求。
　　2.提出用聚合物轉(zhuǎn)化陶瓷提高硼硅玻璃與 C/C剎車材料潤(rùn)濕性的新思路，設(shè)計(jì)了SiCN/玻璃復(fù)合涂層結(jié)構(gòu)，制備出復(fù)合涂層，結(jié)果表明：（1）聚合物聚氮硅烷在C/C剎車材料表面裂解形成結(jié)構(gòu)完整的SiCN過(guò)渡層；（2）在SiCN過(guò)渡層表面制備

4、的玻璃涂層均勻、致密，與基體結(jié)合良好，厚度約為30μm；（3）SiCN/玻璃涂層試樣800℃氧化10小時(shí)失重率為5.66%，氧化過(guò)程受氧在涂層裂紋缺陷中的擴(kuò)散速率控制。
　　3.研究了B4C和Al2O3陶瓷粉改性SiCN/玻璃涂層的防氧化性能，結(jié)果表明：（1） B4C改性后涂層試樣800℃氧化10小時(shí)失重率為2.48%，B4C通過(guò)氧化生成B2O3提高涂層的自愈合能力；（2）B4C和Al2O3共同改性后涂層試樣800℃氧化10小時(shí)失

5、重率為0.51%，Al2O3降低了B2O3的揮發(fā)性；（3）B4C和Al2O3共同改性后涂層試樣在700℃和900℃的氧化失重率分別為0.12%和0.29%，涂層中低溫區(qū)防氧化性能優(yōu)異。
　　4.研究了改性SiCN/玻璃-B4C-Al2O3涂層在淡水+空氣、海水+空氣環(huán)境下的防氧化性能，結(jié)果表明：（1）涂層試樣在淡水+空氣環(huán)境900℃氧化10小時(shí)失重率為1.20%。水分促進(jìn)B2O3揮發(fā)，導(dǎo)致涂層損傷；（2）涂層試樣在海水+空氣環(huán)境9