C/C复合材料ZrSi2-TaB2-SiC复合涂层的组织结构与性能

采用三次包埋法在C/C复合材料表面制备了ZrSi_(2)-TaB_(2)-SiC复合涂层。对其进行了1500℃静态抗氧化实验和抗热震性能测试,借助X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和能谱仪(EDS),对涂层氧化前后的组织结构和微观形貌进行表征。结果表明:所制备的ZrSi_(2)-TaB_(2)-SiC复合涂层外层疏松内层致密,涂层与涂层之间以及涂层与基体之间相互嵌合,且生成的(Zr,Ta)B_(2)固溶体相均匀嵌布在涂层中。该涂层在1500℃静态空气中保护基体168 h,质量损失率只有2.91%;经历从室温到1500℃的热循环30次,质量损失率仅3.10%,具有优异的静态抗氧化和抗热震性能。这归功于ZrSi_(2)-TaB_(2)-Si C复合涂层的结构,以及涂层氧化后生成Zr-Ta-Si-O复相玻璃层。在高温下,稳定的高熔点ZrO_(2)、Ta_(2)O_(5)和ZrSiO_(4)作为“镶嵌相”弥散在玻璃相中,起到“钉扎”作用,提升了涂层的抗氧化性能。

六方氮化硼和碳化硅对C/C复合材料摩擦性能的影响

通过浆料浸渍法将六方氮化硼(h-BN)和碳化硅(SiC)粉末引入2.5D炭纤维针刺整体毡,并通过呋喃树脂浸渍-炭化增密制备了C/C-BN、C/C-SiC和C/C-BN-SiC复合材料。在HT-1000摩擦试验机上对复合材料的摩擦磨损性能进行了测试,并对摩擦表面、材料的组织结构进行了SEM形貌观察及对摩擦磨损机理进行了分析。结果表明:与C/C复合材料相比,C/C-BN复合材料的摩擦系数降低了18.8%,比磨损率降低了7.8%;在C/C-BN复合材料的基础上添加SiC可进一步改善C/C复合材料的摩擦磨损特性。当h-BN/SiC的比例为3∶1时所制备的C/C-BN-SiC复合材料的摩擦系数比C/C复合材料降低了25%,比磨损率降低了54%。由于h-BN具有良好的自润滑性且SiC颗粒能够辅助炭纤维承担载荷,在摩擦过程中复合材料的表面容易形成完整、连续的摩擦膜,缓解了纤维的剪切磨损,降低了材料的摩擦系数和磨损率。