聚合物衍生陶瓷SiCN-M涂层在极端环境下对金属表面的防护

介绍了极端环境下金属保护涂层的种类,其中聚合物衍生陶瓷(PDC)涂层具有成本低、工艺简单、易于在复杂形状和大部件上涂覆、与基材结合牢固的优势。综述了SiCN涂层和SiCN-M(M=B、Al、Ti)涂层的特点和优势。SiCN涂层具有非晶耐高温抗氧化的特点,兼具高硬度和高弹性;SiCN-B涂层具有特殊的高温稳定性,并能保持到2000℃;SiCN-Al涂层具有高温抗氧化抗水热腐蚀能力,比SiCN涂层还要高出两个数量级;SiCN-Ti涂层具有高硬度高弹性,硬度可达20~30 GPa,弹性模量可达170~200 GPa。SiCN-M涂层可用于金属在极端环境下的防腐、耐磨抗冲击、抗氧化。

不同钛含量的陶瓷前驱体聚钛硅氮烷的制备与性能

采用硅氮烷低聚物(OSZ)与TiCl_(4)反应,设计Si:Ti的摩尔比分别为5:1,10:1,15:1,20:1和25:1,合成并分离出一系列聚钛硅氮烷(PTiSZ-x,x=5~25),利用马尔文粒度仪测得其重均分子量(M_(W))为(1.51~9.97)×10~4。利用波长色散X射线荧光光谱仪测得聚钛硅氮烷的实际钛质量分数为2.34%~7.48%。钛比例高或低的PTiSZ相对分子质量都较小,而钛比例适中的PTiSZ相对分子质量则较大。采用红外光谱和核磁共振氢谱对PTiSZ-x进行结构表征,推测出聚钛硅氮烷的结构式为钛原子在低聚物分子间形成钛桥将低聚小分子连接成为线型大分子。PTiSZ-x为线型结构,可溶解于正己烷、二氯甲烷、乙酸乙酯、二甲苯、丙酮等常用有机溶剂。通过热重分析对系列PTiSZ-x及OSZ的耐热性能进行测试,PTiSZ-x的陶瓷收率为71%~78%,发现其相对分子质量影响不大,说明热处理期间形成了新的交联;而OSZ的陶瓷收率为56%,与其低分子量相对应。

SiAlCN型PDC陶瓷的研究进展

综述了SiAlCN型PDC(Polymer Derived Ceramics)陶瓷的制备、性能和应用。SiAlCN陶瓷有四类制备方法:粉末混合型:聚硅氮烷陶瓷前驱体与氧化铝粉末直接混合;粉末溶解型:含铝化合物粉末溶解于聚硅氮烷前驱体溶液中;单源前驱体型:铝原子通过适当的含铝化合物接枝在聚硅氮烷主链上,生成一种单源陶瓷前驱体聚铝硅氮烷;聚合物混合型:两种聚合物即聚硅氮烷与含铝聚合物共混;然后交联裂解制备陶瓷。与无Al的Si/C和Si/C/N体系相比,SiAlCN陶瓷具有优异的抗蠕变性、更好的抗氧化性和耐腐蚀性以及更好的导热性。因此,聚合物衍生的硅铝碳氮化物(SiAlCN)陶瓷是在高温和恶劣环境中应用很有潜力的材料。