C-C復合材料抗高溫氧化涂層研制及抗氧化性能研究.pdf

1、炭/炭復合材料是目前新材料領域重點研究和開發(fā)的一種新型超高溫熱結構材料，它擁有許多極富吸引力的材料學性能，被大量用于航空、航天及民用工業(yè)領域。然而，炭/炭復合材料在有氧環(huán)境下表面具有比較差的抗氧化性，研究表明，炭/炭復合材料在超過370℃的含氧氣氛下開始發(fā)生氧化反應，反應速度在500℃時還會迅速增大，這將對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對炭/炭復合材料來說是至關重要的。 本文首先對C/C復合材料

2、的氧化動力學與機理進行了研究，繼而采用高溫多相反應技術在炭/炭復合材料表面制備了抗高溫氧化的SiC/Mo(Si<,x>，Al<,1-x>)<,2>復合涂層。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相陶瓷?；瘜W熱力學分析發(fā)現(xiàn)：涂層的形成過程可分為低溫和高溫兩個階段，低溫階段主要是粉末原料中的Si熔化后在毛細作用下向炭/炭復合材料內部

3、滲流并與碳發(fā)生化學反應，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)生復雜多相化學反應，生成晶須和板條狀碳化硅增強的Mo(Si<,x>，Al<,1-x>)<,2>復合涂層。計算分析與實驗結果完全吻合。另外，通過對比實驗，發(fā)現(xiàn)當粉末原料質量組成為Si 10％、Al<,2>O<,3>10％、SiC 54％和MoSi<,2>26％時所制得的復合涂層，均勻致密且不與粉末原料粘結。 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>的峰強度也是逐漸增強。通過高溫氧化實驗的對比分析，結果表明FK03Mo(Si<,x>,Al<,