炭素材料高溫抗氧化涂層的制備及性能研究.pdf

1、炭素材料具有一系列優(yōu)良的性能，如低密度、高強(qiáng)度、高模量、耐磨損性能好，尤其是其高溫下較低的熱膨脹系數(shù)和1000℃～1300℃下強(qiáng)度隨著溫度的升高而增加的優(yōu)異高溫性能，使得炭素材料能夠同時(shí)立足于功能材料和高溫結(jié)構(gòu)材料領(lǐng)域，得到廣泛重視。然而，炭素材料的缺陷在于以上許多性質(zhì)的發(fā)揮要求材料處于惰性氣氛中，若在氧化氣氛下超過一定范圍就會(huì)發(fā)生明顯氧化。此時(shí)力學(xué)性能就會(huì)隨著氧化失重率的增加而明顯下降，從而限制了炭素材料在氧化氣氛下的應(yīng)用范圍。因此，

2、為了充分利用其優(yōu)異性能，炭素材料在高溫條件下的抗氧化防護(hù)至關(guān)重要，值得深入研究。
　　 本課題采用MTS-Ar-H2體系化學(xué)氣相沉積法制備涂層，基體材料為由某炭纖維有限公司提供的炭板、炭氈和碳/石墨復(fù)合氈。針對(duì)MTS的水浴溫度、沉積溫度和沉積時(shí)間等工藝參數(shù)對(duì)CVDSiC的影響，在不同工藝參數(shù)條件下制備SiC涂層并對(duì)不同條件下在三種炭素材料基體上制備的涂層及其抗氧化性能進(jìn)行了分析研究。
　　 結(jié)果表明在水浴溫度為60℃，沉

3、積溫度為1000℃時(shí)沉積3h所制備的涂層的質(zhì)量增加率最大，且經(jīng)XRD物相分析涂層物質(zhì)均為SiC，氧化性能測(cè)試后發(fā)現(xiàn)涂有該涂層的三種炭素材料的起始氧化溫度分別為炭板500℃、炭氈650℃、碳/石墨復(fù)合氈700℃，而未涂層的三種炭素材料的起始氧化溫度分別為炭板400℃、炭氈450℃、碳/石墨復(fù)合氈550℃。
　　 對(duì)不同水浴溫度、不同沉積溫度以及不同沉積時(shí)間下制備的涂層試樣的質(zhì)量增加率和氧化失重率的分析結(jié)果表明：相同沉積條件下以炭氈