包埋浸渗/气相沉积二步法在C/C复合材料表面制备SiC涂层

采用包埋浸渗法和化学气相沉积(CVD)法相结合在炭/炭(C/C)复合材料表面制备了SiC涂层,借助扫描电镜、能谱分析以及X射线衍射等检测手段对涂层的微观组织形貌、元素分布和物相组成进行了观察与分析.结果表明:包埋法制备的SiC涂层与C/C复合材料基体的界面处形成了梯度过渡层,CVD法制备的涂层十分致密,有效填充了包埋SiC涂层中的孔隙,因此,二步法制备的SiC涂层具有良好的防氧化性能,涂层试样在1500℃静态空气中氧化60h失重率仅为2.01%.试样失重的主要原因是其在高低温热循环过程中氧气从涂层中的微裂纹扩散至基体表面,从而引起基体氧化所致.

化学液气相沉积C/C复合材料研究进展

化学液气相沉积技术是目前最快的C/C复合材料的制备工艺,它的致密化速度是传统等温化学气相沉积工艺的100倍。本文阐述化学液气相沉积工艺的优越性和用于制备C/C复合材料的工艺原理;讨论化学液气相沉积热解炭的微观组织结构和工艺的计算机数值模拟的研究进展,最后展望化学液气相致密化技术的发展和应用前景。

基体碳对C/CF/Cu复合材料的影响

采用树脂碳化和碳气相沉积相结合的方法制备了碳/碳纤维(C/CF)先驱丝,用压力浸渗凝固成型方法制备了碳/碳纤维/铜(C/CF/Cu)复合材料,借助于扫描电镜下复合材料界面和相分布观察以及显微硬度和滑动摩擦磨损测试,探讨了基体碳(树脂碳化碳和沉积碳)对C/CF/Cu复合材料成型、显微硬度及摩擦磨损的影响.结果表明,碳化和碳气相沉积处理的C/CF先驱丝相对致密并阻碍铜液的压力浸渗成型,但该先驱丝硬度高于碳化处理的C/CF先驱丝.碳化和碳气相沉积处理的C/CF/Cu复合材料滑动摩擦磨损耐磨性高于纯铜,而且滑动摩擦系数也高于纯铜.C/CF/Cu复合材料是一种具有摩阻功能的复合材料.

反应气体配比对C/SiC复合材料ICVI工艺沉积性能的影响

研究了均热法化学气相渗透工艺过程中反应气体浓度、配比及流动对沉积物和复合材料性能的影响 ,提出了一种简单反应气体在线监控法。XRD分析结果表明 ,当H2 /MTS摩尔比在 2～ 5之间时 ,可沉积出纯净均匀的碳化硅基体 ;而H2 /MTS摩尔比小于 1时 ,沉积物中含有大量自由碳。SEM分析表明 ,甲基三氯硅烷的浓度对沉积速率和沉积深度影响很大 ,随着甲基三氯硅烷的浓度减小 ,沉积深度增大 ,但甲基三氯硅烷的浓度减小引起沉积速率下降 ,沉积周期延长。确保炉内反应气体流动畅通 ,可提高沉积的均匀性和沉积速率。

基体碳对C/CF/Cu复合材料的影响

采用树脂碳化和碳气相沉积相结合的方法制备了碳/碳纤维(C/CF)先驱丝,用压力浸渗凝固成形方法制备了碳/碳纤维/铜(C/CF/Cu)复合材料,借助于扫描电镜下复合材料界面和相分布观察,以及显微硬度和滑动摩擦磨损测试,探讨了基体碳(树脂碳化碳和沉积碳)对C/CF/Cu复合材料成形、显微硬度及摩擦磨损的影响。结果表明,碳化和碳气相沉积处理的C/CF先驱丝相对致密,并阻碍铜液的压力浸渗成形,但该先驱丝硬度高于碳化处理的C/CF先驱丝。碳化和碳气相沉积处理的C/CF/Cu复合材料滑动摩擦磨损耐磨性高于纯铜,而且滑动摩擦因数也高于纯铜。证明C/CF/Cu复合材料是一种具有摩阻功能的复合材料。

炭纤维增强C/SiC双基体复合材料的制备及性能(英文)

以针刺炭纤维整体毡为预制体,联用化学气相沉积法与熔融渗硅法制得炭纤维增强C/SiC双基体(C/C-SiC)复合材料;研究了C/C-Si材料的显微结构、力学性能和不同制动速度下的摩擦磨损性能及机理。结果表明:C/C-SiC材料具有适中的纤维/基体界面结合强度,弯曲强度和压缩强度分别达240MPa和210MPa,具有摩擦系数高(0.41～0.54),磨损小(0.02cm3/MJ),摩擦性能稳定等特点.随着制动速度提高,C/C-Si材料的摩擦磨损机制也随之变化:在低速制动条件下主要表现为磨粒磨损;中速时以黏着磨损为主;高速时以疲劳磨损和氧化磨损为主。

化学气相沉积法碳纤维表面连续涂覆B_4C的研究

以 H2 ,CH4,BCl3为原料气 ,用化学气相沉积 (CVD)法在碳纤维表面连续涂覆 B4C。通过对 CVD法各种影响因素 (沉积温度、反应物流量比、走丝速度 )的讨论 ,得到了最佳涂覆条件 :BCl3/ CH4=3/ 5 ,H2 过量 ,沉积温度110 0℃ ,走丝速度 1m/ min。对涂层物质进行定性分析后通过对涂层 Cf 和未涂层 Cf进行电镜观察 ,并做了差热分析和单丝强度测试 ,结果表明涂层效果较好 ,且抗热氧化性和单丝强度都有明显提高。

SiC/Mo-Si复合涂层C/SiC复合材料的氧化性能

采用化学气相沉积法(CVD)和刷涂法在C/SiC复合材料表面制备抗氧化涂层。该涂层由致密的CVDSiC层和多孔的Mo-Si层交替组成,其结构从里到外为:CVDSiC层→Mo-Si层→CVDSiC层→Mo-Si层→CVDSiC层。涂层试样于1400℃的氧化实验和1400℃100℃的热震实验结果表明:在氧化和热震过程中,涂层均保持完整,没有出现脱落和掉块等失效现象。经1400℃、150h氧化后,涂层试样的失重率仅为0.25%,失重速率为6.61×10-6g.cm-.2h-1。在热震过程中,涂层试样基本保持氧化增重。经25次和50次热震后,涂层试样的弯曲强度保持率分别为95.73%和81.61%。SiC/Mo-Si复合涂层具有优异的抗氧化和抗热震性能,可对C/SiC复合材料提供1400℃、长时间的氧化防护。

增强毡C/C复合材料的结构和性能

设计了两种不同结构的预制体 ,即碳布 +碳毡 (1#预制体 )、无纬布 +碳毡 (2 #预制体 ) ,经化学气相沉积 (CVD)与浸渍树脂相结合的致密化工艺制备出了高密度的增强毡C C复合材料。结果表明 :1#、2 #预制体制备的C C材料表现出了良好的力学性能 ,其拉伸强度分别达 6 1 2 5MPa和 5 3 12MPa ,其中 2 #材料的拉伸破坏表现出了假塑性。结合材料的微观形貌研究了预制体结构、界面对C C复合材料拉伸性能的影响。

C/C复合材料致密化制备技术发展现状与前景

综述了C/C复合材料致密化制备技术,分析比较了化学气相渗透工艺、液相浸渍工艺及化学液 气相沉积工艺的优缺点。认为化学气相沉积工艺在过去一些年中发展很快,但它的工艺周期长;液相浸渍工艺繁杂,其浸渍炭化和石墨化工序需反复多次(通常4～6次),因此其效率也比较低;而液 气相沉积工艺周期短、效率高,很有发展潜力,当前急需开展该沉积技术原理的研究及改进其实验设施。

偏光观察C/C复合材料

利用正交偏光可分辨C/C复合材料中不同类型的沉积炭,通过旋转检偏器可测量C/C复合材料中沉积炭的消光角度。列举了偏光观察C/C复合材料实验过程中经常遇到的问题,介绍了测定消光角度的方法,简要概述了近年来研究热解炭各向异性的成果。

碳化硅纳米纤维改性C/C复合材料的力学性能

以电镀Ni颗粒为催化剂,采用催化化学气相沉积(CCVD)法,在单向炭纤维(CF)表面原位生长碳化硅纳米纤维(SiCNF),制备出SiCNF/CF共增强毡体。以此共增强毡体为前驱体,化学气相沉积碳后得到密度为1.7g/cm3的SiCNF改性C/C复合材料。复合材料力学性能测试表明,SiCNF改性可使C/C复合材料的抗弯强度、抗压强度和显微硬度明显提高。扫描电子显微镜和偏光显微镜观察表明,SiCNF改性处理改变了C/C复合材料中基体炭的结构,使其成为类似粗糙层(RL)或高织构的结构。

C/SiC复合材料与CVDSiC涂层的结合性能研究

采用先驱体转化法(PIP方法)制备C/SiC陶瓷基复合材料,通过调整多孔预制件的体积密度制备出不同组分比的C/SiC复合材料。结果显示,C/SiC复合材料的热膨胀系数随着复合材料中SiC含量的增加而增加,其与CVDSiC涂层之间的热匹配也相应增加,通过CVI方法制备梯度过渡层,在C/SiC复合材料表面制备出致密度较高的CVDSiC涂层。

沉积温度对CVI+PIP工艺C/C复合材料微观组织及磨损性能的影响

采用化学气相浸渗(CVI)与聚合物浸渍裂解法(PIP)相结合的工艺制备碳/碳(C/C)复合材料,利用CFT-I型材料表面性能综合试验仪对C/C复合材料进行往复摩擦磨损测试,采用扫描电镜对C/C复合材料的微观组织与摩擦磨损试验后的表面形貌进行表征,研究了沉积温度对CVI+PIP工艺C/C复合材料微观组织与摩擦磨损性能的影响规律。结果表明:与石墨材料相比,C/C复合材料具有更加理想的摩擦磨损性能;沉积温度为1050℃制得的C/C复合材料具有稳定的摩擦系数和最低的磨损率,在该温度下产生的孔洞和裂纹极少,浸渗效果最为理想。

缝合结构C/C复合材料的制备及组织

以缝合结构织物为预制体,采用化学气相沉积工艺制备了C/C复合材料。通过OM、PLM对其组织进行了分析。采用SEM观察了热处理前后试样的断口形貌。结果表明:该复合材料组织为粗糙层热解碳,主要沉积在纤维束内的小孔隙内;热解碳与纤维之间界面结合紧密,沉积态C/C复合材料表现为脆性断裂方式,断口较平整,主要为纤维束的断裂;热处理后纤维/基体界面结合变弱,有单根纤维的拔出,材料呈假塑性断裂方式。

连续旋转CVI快速制备C/C复合材料

连续旋转化学气相浸渗是在CVI原理基础上发展的一种快速制备C/C复合材料的新工艺。通过底部发热体加热使石墨衬底及缠绕其上的二维C布获得了具有低、中、高三个温度区域的合理温度场 ,使微观孔隙与宏观孔隙分别在不同的温度区进行致密化。在沉积过程中反应物气体渗入的深度仅为一层 (或几层 )C布 ,突破了一般CVI法中“瓶颈”效应对沉积温度的制约 ,使沉积速度显著提高。通过实验研究了沉积温度、反应物气体中C3H6 浓度和衬底旋转线速度等对沉积速度的影响 ,以及反应物气体在反应区的停留时间与沉积温度对C3H6 转化率的影响。

C/C-TaC复合材料制备技术研究

难熔金属碳化物的加入可有效提高C/C材料的抗烧蚀性能,并成为近年来国内外研究的热点。文章主要介绍了中南大学在难熔金属碳化物TaC改性C/C材料制备技术方面的研究工作,主要包括含有Ta2O5的树脂/沥青浸渍-高温处理原位反应生成TaC的工艺方法、用含有有机Ta的树脂浸渍-高温处理原位反应生成TaC的工艺方法、预制体编织过程中加入TaC制备C/C-TaC的工艺方法、基于化学气相渗透法制备TaC及SiC/TaC中间界面层改性C/C材料的工艺技术以及基于化学气相沉积法制备抗烧蚀TaC及SiC/TaC难熔金属碳化物涂层的工艺技术。

航空刹车用C/C复合材料断口分析

利用SEM断口形貌分析了现役航空刹车用C/C复合材料的结构和界面结合状况,探讨了其断裂机理,分析了化学气相沉积炭的沉积机理.结果表明:C/C复合材料的断裂以"弱界面断裂"为主.裂纹优先在基体炭、炭布层间或长纤维束和短纤维间的弱界面等薄弱环节处产生.当裂纹尖端扩展到基体炭中的微裂纹处时,裂纹扩展转向;当裂纹扩展到纤维时,取道纤维与基体炭间弱界面层向前扩展,纤维经历与基体炭脱粘、弯曲、拔出、断裂等过程,导致整个材料断裂.航空刹车用C/C复合材料中的CVD炭以粗糙层状结构为主,CVD过程包括碳氢气体热解、成核、炭化、沉积生长等过程,其中,成核以物理成核为主.图2,表1,参16.

脉冲CLVD+PIP联用工艺制备C/SiC复合材料

以液态聚碳硅烷(LPCS)为先驱体,采用脉冲化学液气相沉积(脉冲CLVD)与先驱体浸渍裂解(PIP)联用工艺制备了C/SiC复合材料。采用排煤油法测定了材料的密度,三点弯曲法测试材料的力学性能,采用扫描电子显微镜观察弯曲试样的断口形貌。结果表明:密度为1.76 g.cm-3的沉积试样在经过5轮PIP工艺处理后,材料的密度达到1.98 g.cm-3,抗弯强度达到321.9 MPa,和PIP工艺完全致密化的复合材料的密度及性能相当,但制备周期缩短到10天。材料中的PIP-SiC基体除了能填充纤维束间及层间的大孔隙,还能进一步填充纤维束内由于纤维束丝分布不均匀而在脉冲CLVD工艺过程中残留的大孔隙。

合成温度对C/C复合材料表面SiC纳米线制备的影响

为了提升C/C复合材料表面SiC涂层的韧性及其与基体的结合强度,以三氯甲基硅烷为前驱体,采用常压化学气相沉积法在C/C复合材料表面制备了SiC纳米线,研究了不同合成温度对纳米线的物相、形貌和结构的影响。借助XRD、SEM、TEM和EDS对所制备的纳米线进行物相、形貌和结构的表征,结果表明1300℃下可制备得到较为纯净的Si C纳米线,形状平直,表面光滑,取向随机呈网状分布,直径大约为100~160 nm,长度可达几百微米;随着合成温度的不断升高,纳米线的物相逐渐由β-SiC和Si双相转变为单一的β-SiC相,其中Si相是以单晶Si纳米线的形式夹杂在SiC纳米线中;另外,纳米线的沉积速率也随着温度的升高大幅度增加,产量增多,致密性增高。