C-C復(fù)合材料抗高溫氧化涂層研制及抗氧化性能研究.pdf

1、炭/炭復(fù)合材料是目前新材料領(lǐng)域重點(diǎn)研究和開發(fā)的一種新型超高溫?zé)峤Y(jié)構(gòu)材料，它擁有許多極富吸引力的材料學(xué)性能，被大量用于航空、航天及民用工業(yè)領(lǐng)域。然而，炭/炭復(fù)合材料在有氧環(huán)境下表面具有比較差的抗氧化性，研究表明，炭/炭復(fù)合材料在超過370℃的含氧氣氛下開始發(fā)生氧化反應(yīng)，反應(yīng)速度在500℃時(shí)還會(huì)迅速增大，這將對(duì)材料本身造成毀滅性的破壞。因此，在高溫下是否具有可靠的抗氧化保護(hù)對(duì)炭/炭復(fù)合材料來說是至關(guān)重要的。 本文首先對(duì)C/C復(fù)合材料

2、的氧化動(dòng)力學(xué)與機(jī)理進(jìn)行了研究，繼而采用高溫多相反應(yīng)技術(shù)在炭/炭復(fù)合材料表面制備了抗高溫氧化的SiC/Mo(Si<,x>，Al<,1-x>)<,2>復(fù)合涂層。分析發(fā)現(xiàn)涂層是由SiC、Mo(Si<,x>，Al<,1-x>)<,2>以及少量Mo<,4.8>Si<,3>C<,0.6>固溶體組成的成分變化的高溫復(fù)相陶瓷?；瘜W(xué)熱力學(xué)分析發(fā)現(xiàn)：涂層的形成過程可分為低溫和高溫兩個(gè)階段，低溫階段主要是粉末原料中的Si熔化后在毛細(xì)作用下向炭/炭復(fù)合材料內(nèi)部

3、滲流并與碳發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成較厚的SiC涂層；在高溫階段，粉末原料中的SiC、MoSi<,2>和Al<,2>O<,3>發(fā)生復(fù)雜多相化學(xué)反應(yīng)，生成晶須和板條狀碳化硅增強(qiáng)的Mo(Si<,x>，Al<,1-x>)<,2>復(fù)合涂層。計(jì)算分析與實(shí)驗(yàn)結(jié)果完全吻合。另外，通過對(duì)比實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)當(dāng)粉末原料質(zhì)量組成為Si 10％、Al<,2>O<,3>10％、SiC 54％和MoSi<,2>26％時(shí)所制得的復(fù)合涂層，均勻致密且不與粉末原料粘結(jié)。 鑒于

4、Mo(Si<,x>，Al<,1-x>)<,2>材料具有比MoSi<,2>更為優(yōu)良的抗氧化性能，本文采用Mo(Si<,x>，Al<,1-x>)<,2>材料作為復(fù)合涂層的封孔劑，先向定量的MoSi<,2>粉末中添加不同含量的Al來制備Mo(Si<,x>,Al<,1-x>)<,2>材料，隨著Al量的增加，Mo(Si<,x>，Al<,1-x>)<,2>的峰強(qiáng)度也是逐漸增強(qiáng)。通過高溫氧化實(shí)驗(yàn)的對(duì)比分析，結(jié)果表明FK03Mo(Si<,x>,Al<,