RCLD法制備碳表面Si化物涂層的研究.pdf

1、碳材料具有優(yōu)良的耐化學(xué)腐蝕、耐熱、良好的導(dǎo)熱性、低電阻率、抗輻射、導(dǎo)熱、降噪、減震等一系列力學(xué)和電學(xué)性能,已成為目前國際上新型技術(shù)研究領(lǐng)域中重點(diǎn)開發(fā)和研究的一種新材料,被廣泛應(yīng)用于國防軍事、航空航天等尖端領(lǐng)域及醫(yī)療、交通以及器械等民用領(lǐng)域。但是碳材料在高溫下非常容易被氧化,導(dǎo)致其各項(xiàng)性能下降。因此,對碳材料的抗氧化研究具有重要的意義。
　　 快速制備工藝與結(jié)構(gòu)性能的關(guān)系是決定C/Si化物復(fù)合材料研究及發(fā)展的關(guān)鍵因素。本研究采用煤

2、油為碳源、正硅酸乙酯為硅原,根據(jù)快速化學(xué)液相沉積工藝在不同實(shí)驗(yàn)條件下制備C/Si化物復(fù)合材料。本文以理論分析與工藝試驗(yàn)為基礎(chǔ),結(jié)合材料的微觀表征、致密化機(jī)理、抗氧化性能,對制備C/Si化物復(fù)合材料的工藝參數(shù)進(jìn)行了系統(tǒng)研究。主要研究內(nèi)容和結(jié)果如下:
　　 (1)研究了預(yù)制體的表面處理、預(yù)制體的直徑、電壓電流、保溫時(shí)間等工藝參數(shù)對復(fù)合材料微觀結(jié)構(gòu)的影響。表面處理后制備的Si化物涂層與預(yù)制體之間結(jié)合緊密,形成良好的梯度過渡。直徑為7m

3、m的預(yù)制體制備的Si化物層與基體結(jié)合良好,涂層內(nèi)無明顯缺陷。隨著電壓電流的增大,涂層表面的顆粒越大,在電壓、電流分別為54V、86A時(shí)得到的Si化物涂層顆粒排列致密,表面光滑。保溫時(shí)間為3h,制備的涂層厚度在120μm左右。制備的Si化物涂層經(jīng)XRD分析可知,涂層內(nèi)同時(shí)存在SiC及無定形態(tài)的SiO2。
　　 (2)探討了快速化學(xué)液相沉積工藝的機(jī)理,分析表明:置于在液態(tài)前軀體內(nèi)的預(yù)制體,在制備涂層過程中存在的由內(nèi)而外的溫度梯度及連

4、續(xù)的濃度梯度,是快速制備復(fù)合材料的關(guān)鍵,同時(shí),沉積過程是化學(xué)動(dòng)力控制機(jī)制和擴(kuò)散相互轉(zhuǎn)變的過程,并通過作圖模擬了沉積界面。
　　 (3)通過分析表明,氧氣分子在沉積層表面裂紋以及沉積缺陷內(nèi)的擴(kuò)散均屬于混合型擴(kuò)散。用質(zhì)量損失率表征C/Si化物復(fù)合材料的氧化行為。隨著溫度的升高,復(fù)合材料的氧化質(zhì)量損失逐漸升高?？寡趸阅軠y試表明,C/Si化物復(fù)合材料在900℃下靜態(tài)空氣中氧化10h后質(zhì)量損失率僅為15.4％。
　　 (4)研究