多孔碳陶瓷化改进反应熔渗法制备陶瓷基复合材料研究进展

连续纤维增强陶瓷基复合材料具有高强韧、耐氧化的特性,现已成为航空航天领域重要的高温结构候选材料。反应熔渗法可实现陶瓷基复合材料的大规模、短周期和低成本制备,是目前最具有商业化前景的技术之一。然而,传统反应熔渗法制得陶瓷基复合材料存在着基体碳残留、纤维刻蚀等问题,导致材料力学与氧化-烧蚀性能不佳。为突破传统碳基体陶瓷化程度低的局限性,相关研究人员采用碳基体孔结构构筑方法,通过多孔碳基体取代传统熔渗预制体中致密碳基体,以促进碳基体的陶瓷化转变及反应熔体的消耗,进而实现陶瓷基复合材料的性能优化。本综述介绍了采用多孔碳陶瓷化策略制备SiC陶瓷、SiC/SiC复合材料、C/SiC复合材料及超高温陶瓷基复合材料的相关研究进展,并且通过与传统反应熔渗法对比,验证了多孔碳陶瓷化策略的优势,同时总结了相关多孔碳基体制备方法的发展演变过程,最后针对先进陶瓷基复合材料的基础理论与工艺技术需求,对多孔碳陶瓷化改进反应熔渗法的未来发展方向进行了展望。

铸渗法制备颗粒增强钢基复合材料的研究

通过对负压铸渗理论的分析，得出了影响负压铸渗深度的因素及其影响规律（见式（９））；用碳化钨、镍包氧化铝及不同粒度氧化铝为陶瓷颗粒、耐热钢为基体进行了负压铸渗实验，得到了颗粒分布均匀的复合材料，揭示和证实了颗粒与金属液间的湿润特性及颗粒粒度对铸渗的影响规律。

无压浸渗法制备B_4C/Al复合材料研究

采用无压浸渗法,分别以纯铝、超硬铝LC4和铸造铝合金9Si-3Mg-1Zn为渗体和碳化硼陶瓷预制体进行复合,制备出有高陶瓷体分比的B-Al-C陶瓷-金属复合材料,弯曲强度350～600MPa,韧性5～9MPa·m-1/2,采用扫描电镜,X射线衍射仪和金相显微镜和透射电镜对材料的微观结构进行分析,分析结果表明材料界面复合良好,在碳化硼和铝的界面有薄的Al3BC反应层生成使碳化硼与铝紧密结合,在复合材料中碳化硼形成连续的骨架结构,金属相起到增韧、增强的作用。

SiCp/Al复合材料的离心熔渗法制备及其性能

研究了反应离心熔渗法制备高体积比SiCp/Al复合材料的工艺过程及其抗弯强度。结果表明 :通过适当的粒度配比 ,可在低温、低离心力下熔渗制备组织均匀的高体积比SiCp/Al复合材料 ,SiC颗粒体积分数可达到 63 % ;复合材料的强度在很大程度上依赖于SiC颗粒尺寸及界面反应程度 ,合适的界面结合及细SiC颗粒的掺入有利于复合材料强度的提高 ;基体热处理改变了SiC颗粒所受应力状态 ,提高了复合材料的强度 ,其最高值可达 5 19MPa。

采用机械能助渗法制备渗锌层的显微组织与性能

采用机械能助渗法在Q235钢表面制备了渗锌层,研究了渗锌层的表面形貌、截面形貌、物相组成、显微硬度、抗高温氧化性以及耐蚀性能,并与常规粉末包埋法制备的渗锌层进行了对比。结果表明：采用机械能助渗法制备的渗锌层中主要含有FeZn15、FeZn11、FeZn9和FeZn7相,显微硬度与采用传统粉末包埋法制备的无明显差别,均为270~350HV;与Q235钢和采用常规粉末包埋法制备的渗锌层相比,采用机械能助渗法制备的渗锌层具有更高的抗高温氧化性,虽然其耐腐蚀性能有所降低,但其可作为阳极起到保护试样的作用。

邹燕勤运用健脾益肾淡渗法治疗肾病水肿经验

邹燕勤是南京中医药大学教授，享受国务院特殊津贴的中医内科专家，全国名老中医学术继承工作指导老师，国家中管局中医优秀临床研修人才带教老师，是“孟河”医派名医费伯雄的第四代传人，继承其父我国著名中医肾病学家邹云翔的衣钵，

反应熔渗法制备C／C-SiC材料的组织结构及性能

采用液相气化热梯度CVI法制备C/C材料,并通过反应熔渗法制备出密度为2.13～2.28g/cm3的C/C-SiC复合材料。用X射线衍射仪和光学显微镜分析C/C-SiC的显微组织结构,并对其力学性能(弯曲强度、压缩强度、硬度、断裂韧性)和摩擦磨损性能进行了研究。结果表明:反应熔渗法制备的C/C-SiC材料由C、SiC和Si组成;C/C多孔体的密度越低,得到的C/C-SiC材料密度越高。石墨化处理使C/C-SiC材料的弯曲强度由203～275MPa降低到150～210MPa,压缩强度由463～607MPa降低到403～536MPa,但材料的断裂韧性由6.6～8.5MPa·m1/2提高到7.3～9.2MPa·m1/2。在C/C-SiC盘与SiC销配对的滑动摩擦试验中,摩擦系数为0.19;石墨化处理可使摩擦系数降低到0.14～0.15,但平均体积磨损速率由3.4×10-3～5.0×10-3mm3/h增大到7.9×10-3～9.8×10-3mm3/h。

无压浸渗法制备高体积含量的铝基复合材料

试验采用对SiCp表面预氧化后镀镍处理,将颗粒大小为28、43、74μm,质量之比为2∶3∶5的SiCp和有机胶PVA混合后,用液压机制成Φ(100±1)mm、厚10mm、相对密度为68%的预制件,将预制件置于N2气氛的箱式电阻炉中850℃浸渗2h制成SiCp增强的铝基复合材料。试验结果表明,SiCp表面镀镍后明显地改善了铝合金对其的润湿性能,促使浸渗过程快速进行。显微组织观察表明,复合材料中SiC颗粒在基体合金中分布均匀,并与基体合金界面结合良好,无孔洞。

压渗法制备陶瓷网络复合材料摩擦行为研究

提出了三维陶瓷网络(骨架)增强金属基复合材料的新构思,设计和制备了一种新型的三维陶瓷网络(骨架)增强铝合金复合材料,研究了其在干摩擦状态下的滑动摩擦磨损行为。结果表明,基体铝合金在重载时产生严重粘着磨损,磨损层发生软化和塑性流动,而复合材料中的陶瓷颗粒暴露于磨损表面并起承载作用,从而保护基体小发生严重磨损。与基体合金相比,复合材料摩擦因数平稳而较低,且耐磨性提高6倍左右。

SiC_P/LY12复合材料真空压力浸渗法中预制件制备工艺研究

试验研究了真空压力浸渗法制造SiCp／LY12复合材料中预制件制备工艺各参数的影响。结果表明，采用正确的粘结剂和添加剂、适当的预制件成型压力及合理的焙烧规范，可以制备出低体积分数（Vf≈30％～35％）的复合材料．

铸渗法制造表面耐磨复合材料的工艺进展

与其他表面强化方法相比,铸渗工艺可使铸件在铸造过程中即可实现表面强化,具有工艺简单、成本低廉、硬化层深且耐磨性优良等特点。从成分、涂层、工艺出品率、厚度等方面分析了该方法工艺参数的选择,并对该工艺的发展方向作了探讨。

反应熔体浸渗法制备C/SiC复合材料的显微结构与摩擦性能

C/SiC复合材料由于密度小、耐磨性好、耐高温等一系列优异性能 ,极有希望成为新一代的先进摩擦材料。反应熔体浸渗法由于工艺简单、成本低等优点最适合制造摩擦用C/SiC复合材料。本文采用反应熔体浸渗法制备C/SiC复合材料 ,进行显微结构和X射线衍射分析 ,测试试样的开气孔率、热扩散率及摩擦性能。结果表明材料致密度高 ,开气孔率为 3.14 .4 % ,热扩散率为 0 .0 89cm2 /s。RMI工艺过程中有微小孔洞及裂纹产生。摩擦性能在后几次刹车实验时不稳定 ,还有待进一步提高。

去壁低渗法制备芦笋染色体标本的研究

应用去壁低渗法进行了芦笋染色体标本制备的研究,其结果是:芦笋种子根尖用2mmol/L的8-羟基喹啉预处理2h,2.0%纤维素酶+1.0%果胶酶37℃酶解45m in,酶解前后各固定1次,能得到效果较好的芦笋染色体标本图;芦笋品种“Atlas”的体细胞染色体数目为2n=20。

包渗法制备C_f/SiC陶瓷基复合材料MoSi_2—SiC—Si防氧化涂层

采用包渗法制备了Cf/SiC陶瓷基复合材料MoSi2 —SiC—Si防氧化涂层 ,研究了渗层同埋粉关系、包渗时间对包渗结果的影响 ,并对涂层防氧化性能进行了分析。结果表明 :包渗法制得的涂层致密、无裂纹 ,涂层起到了良好的防氧化作用 ,140 0℃在空气中氧化 1h后试样的质量保留率为 94.1% ,保留强度为2 94.

C／C-SiC复合材料的反应熔渗法制备与微观组织

采用无压反应熔渗法在1 550℃下将熔融Si或Si0.9Zr0.1浸渗入多孔C/C预制体中制备了高致密的C/C-SiC复合材料。系统研究了多孔C/C预制体中酚醛树脂热解碳(PIP-C)和化学气相渗透碳(CVI-C)对反应熔渗Si或Si0.9Zr0.1的浸渗行为、反应程度、物相成分和微观组织的影响。结果表明:熔融Si或Si0.9Zr0.1完全渗入到相邻碳纤维束间的大孔和碳纤维形成的小孔中,多孔PIP-C/C预制体较易浸渗,且反应较充分,熔渗Si0.9Zr0.1后复合材料中除了生成大量SiC外,还有少量ZrC和ZrSi2生成,未发现游离Si。多孔PIP-C/C预制体中部分碳纤维与熔体反应,损伤纤维,而多孔CVI-C/C预制体中的沉积碳仅与熔体反应生成了一薄层,很好地保护了碳纤维,保持了碳纤维的高性能。提出反应熔渗制备C/C-SiC复合材料的形成机制:由初期的溶解-沉淀控制和后期的C向SiC层扩散控制为主。

铸渗法制备金属基表面复合材料的研究现状与进展

铸渗技术是近年来发展起来的一种制备金属基表面复合材料的新技术。对铸渗金属基表面复合材料的形成机理,铸渗成型工艺、铸渗技术的研究和应用现状进行了综述,指出了该项技术目前还存在的若干问题,并对其今后的发展方向进行了展望。

反应熔渗法制备C/C-ZrC复合材料的微观结构及烧蚀性能

采用反应熔渗法(reactive melt infiltration,RMI)制备ZrC改性多孔C/C复合材料,研究不同孔隙度的C/C多孔体在熔渗过程中的增密行为和渗Zr后的相组成及微观形貌,探寻具有最佳熔渗效果的C/C多孔体,并研究所得C/C-ZrC复合材料在不同温度下的氧乙炔焰烧蚀行为。结果表明,随C/C多孔体密度增加,C/C-ZrC复合材料的密度降低;其中密度为1.40 g/cm3的多孔体熔渗效果最佳,开孔隙率由熔渗前的28.2%降低到6.6%。;熔渗的Zr液易与网胎层处的炭纤维和基体炭反应,生成的ZrC陶瓷相主要分布在原网胎层位置。择取原始密度为1.40 g/cm3的C/C多孔体熔渗后进行60 s的氧乙炔焰烧蚀实验,在3 000℃下的线烧蚀率和质量烧蚀率分别为0.003 3 mm/s和0.004 2 g/s,在2 500℃下的线烧蚀率和质量烧蚀率分别为0.008 0 mm/s和0.009 0 g/s,C/C-ZrC复合材料在3 000℃下的抗烧蚀性能明显优于2 500℃下的抗烧蚀性能。

液态浸渗法制备碳纤维增强镁基复合材料研究进展

综述了液态法制备碳纤维增强镁基复合材料的研究进展,系统地介绍了其制备方法、性能特点、界面结构、应用情况和发展前景,并对目前研究中存在的一些问题以及有待深入研究的方向进行了探讨。

液相浸渗法制备Y-TZP/LaPO_4可加工复相陶瓷

通过往ZrO2 多孔陶瓷浸渗LaPO4液态先驱液制备了具有可加工性的Y TZP/LaPO4复相陶瓷。加入 30 % (体积分数 )石墨可以得到具有35 % (体积分数 )开孔气孔率的ZrO2 预烧结陶瓷体。采用不同浸渗和热分解周期可以得到不同LaPO4含量的Y TZP/LaPO4复相陶瓷。研究了该材料的可加工性和力学性能。结果表明 ,含有 3 5 %～ 7 5 % (体积分数 )LaPO4的Y TZP/LaPO4复相陶瓷具有良好的可加工性 。

添加B对包渗法制备MoSi_2涂层显微组织及静态抗氧化性能的影响

采用包渗法在Mo基体表面制备了B强化的MoSi2涂层,研究了涂层的显微结构、元素分布、相组成以及静态高温抗氧化性能。结果表明:涂层与基体之间通过扩散形成牢固的冶金结合,涂层整体厚度为80～120μm,共由三层组成。涂层中B元素沿晶界扩散富集引起的晶格畸变,使得Si在MoSi2中的扩散系数减小,导致B强化MoSi2涂层中间层厚度相对纯MoSi2涂层中间层厚度减小,但涂层整体厚度增大。经1200℃静态氧化2h后,B强化的Mo-Si2涂层失重为0.6mg/cm2,大大小于纯MoSi2涂层失重量(1.3mg/cm2),表面生成一层致密的SiO2为主体的氧化膜,阻止了涂层的进一步氧化。