碳纤维预制体表面PyC/SiC复合涂层制备及其对C_f/Al复合材料性能的影响（英文）

为改善碳纤维与熔融铝合金间的润湿性、减小界面反应程度,采用化学气相沉积(CVD)法在碳纤维预制体表面沉积制备了Py C/Si C复合涂层,利用真空吸渗挤压浸渗工艺制备了Cf/Al复合材料。研究了沉积参数对碳纤维表面涂层的影响,并通过复合材料微观组织分析及材料机械性能测试来反映涂层对Cf/Al复合材料的浸渗质量和性能的影响规律。结果表明:沉积温度对涂层沉积速率影响较大,通过选择合适的沉积温度或者沉积时间,可在碳纤维表面得到厚度均匀的Py C/Si C复合涂层。碳纤维预制体表面涂层的存在可使其与基体合金润湿性良好、界面结合强度适中,形成合适的界面结合状态,有效提高浸渗质量和复合材料性能;并且当Py C涂层、Si C涂层厚度分别为0.068、0.257μm时,复合材料性能改善效果最佳。

SiC_(f)/SiC复合材料表面Si/Yb_(2)Si_(2)O_(7)涂层1350℃抗热冲击和抗热冲刷性能研究

为了研究Si/Yb_(2)Si_(2)O_(7)涂层在1350℃条件下的抗热冲击和抗热冲刷性能,首先在SiC_(f)/SiC复合材料上采用真空等离子喷涂技术制备了Si/Yb_(2)Si_(2)O_(7)涂层,并采用金相、物相、SEM、EDS、燃气热冲击设备和燃气热冲刷设备对试样进行了结构及性能表征。结果表明:涂层与SiC_(f)/SiC复合材料的结合强度为25.01 MPa。经过1350℃燃气热冲击1000次,1350℃、550 m/s燃气热冲刷1 h后,Yb_(2)Si_(2)O_(7)涂层的表面物相均主要为Yb_(2)Si_(2)O_(7)、Yb_(2)SiO_(5)、Yb_(2)O_(3)和SiO_(2),抗热冲击和抗热冲刷2项性能测试结果均达设计要求。涂层结合强度很高,复合材料、Si层和Yb_(2)Si_(2)O_(7)层耐高温且热匹配性能较好,且面层的抗燃气腐蚀能力很强,是涂层热冲击、热冲刷性能良好的主要原因。燃气热冲刷的燃气燃烧时间比燃气热冲击的总时间短,且热冲刷为恒温连续冲刷,无冷热的剧烈交替变化,故燃气冲刷后涂层边缘处靠近工装装卡的地方未见明显开裂,且连续冲刷后的黑色烧蚀区域较燃气热冲击的面积小。

C/C复合材料防氧化涂层SiC/SiC-MoSi_2的制备与抗氧化性能

采用包埋法和涂刷法在C/C复合材料表面依次制备了SiC内涂层和SiC-MoSi_2外涂层,借助XRD与SEM对涂层的微观结构句进行了分析,研究了涂覆后的C/C复合材料在高温静态空气中的防氧化性能.结果表明:SiC/SiC-MoSi_2复合涂层有效缓解了MoSi_2与C/C热膨张不匹配问题,涂层无裂纹;复合涂层在900和1500℃静态空气环境下均可对C/C复合材料有效保护100 h以上;涂层的多层、多相结构以及在高温氧化后表面生成的SiO_2薄膜是其具有优异防氧化性能的原因.

碳/碳复合材料MoSi_2/SiC涂层在动态氧化环境下的性能研究

为了考察MoSi2/SiC防氧化涂层体系在动态氧化环境下的防护能力,对碳/碳复合材料MoSi2/SiC涂层试样在1100～1500℃下进行了高温燃气高质流冲刷环境下的氧化试验。结果表明,在1100～1500℃的燃气动态环境下,具有稳定的氧化失重速率,氧化失重曲线近似呈直线关系,氧化失重和氧化失重速率均随着氧化温度的升高而降低,表现出该涂层抗高质流冲刷和氧化的能力随温度的升高而提高,在该温度区间内,随着温度的升高,具有更优异的抗氧化和抗高质流冲刷的能力。

C/C复合材料MoSi_2-Mo_5Si_3/SiC涂层的制备及组织结构

采用化学气相反应法和料浆刷涂反应法,在C/C复合材料表面制备了MoSi_2-Mo_5Si_3/SiC复合涂层,借助X射线衍射仪、扫描电镜及能谱等分析手段,对涂层的形成、组织结构进行了研究,并初步考察了涂层的高温抗氧化性能.结果表明:制备的复合涂层厚度为400μm左右,主要由β-SiC、MoSi_2及少量的Mo_5Si_3组成.1350℃等温氧化10h后,复合涂层试样的氧化失重率只有1.21%,明显低于C/C复合材料SiC单涂层试样,其高温抗氧化性能得到明显的提高.因此,与C/C复合材料SiC单涂层相比,经封填改性制得的复合涂层结构更致密,具有良好的高温抗氧化性能.

基于激光熔覆SiC/Ni复合涂层的耐磨性

采用预置粉末法,在Q235钢表面进行激光熔覆镍基SiC陶瓷涂层的实验研究。使用往复式磨损试验机对不同涂层材料的熔覆层进行干摩擦磨损实验,利用金相显微镜(OM),扫描电镜(SEM)观察和分析熔覆层的显微组织与磨损形貌。结果表明:在重载干滑动摩擦条件下,Ni基SiC复合涂层耐磨性得到显著提高;当复合粉末SiC含量为25%(质量分数)时,熔覆层耐磨性最佳;熔覆层的磨损机制以磨粒磨损为主,同时伴有黏着磨损特征,且随着SiC含量的增加,黏着磨损的特征愈加明显。

激光重熔纳米SiC复合陶瓷涂层组织和性能研究

研究了WC/Co-NiCrAl等离子复合陶瓷涂层、激光重熔等离子涂层、激光渗入纳米SiC涂层的组织结构、耐磨性能。结果证明 :在所定的工艺参数下 ,等离子喷涂层组织呈层片状 ,层间为机械结合界面 ;经激光重熔后 ,激光作用区涂层组织细化 ,孔隙率降低 ,耐磨性能是原等离子涂层的 1 3倍 ;渗入纳米SiC后 ,组织进一步细化 ,孔隙率进一步降低 ,SiC颗粒仍处于纳米尺度 ,分布在粗颗粒表面及粗颗粒之间 ,其耐磨性能是原等离子涂层的 2 .

带有SiC涂层的C／C复合材料的氧化行为

采用包埋法在C／C复合材料表面制备了SiC高温防氧化涂层。利用SEM和XRD等方法对涂层的微观形貌和晶相组成进行了观察与分析，并对带涂层试样在室温-1500℃范围内的氧化行为进行了研究。结果表明，涂层主要由β—SiC和少量的游离si组成，涂层表面有裂纹存在，涂层与C／C复合材料基体结合良好，呈现犬牙状结合。在室温-1500℃之间，带SiC涂层C／C复合材料的氧化行为可分为4个阶段，涂层在高温区具有较好的防氧化性能。

SiC涂层对C/C复合材料高温氧乙炔焰烧蚀性能影响

采用化学气相反应法在C/C复合材料表面制备抗氧化SiC涂层,借助X射线衍射仪、扫描电镜及能谱等分析手段,研究涂层的结构;通过氧乙炔焰烧蚀试验考察SiC涂层对C/C复合材料高温耐烧蚀性能影响。结果表明:SiC涂层可明显提高C/C复合材料的高温短时耐烧蚀性能,经过20 s的高温氧乙炔焰烧蚀后,C/C复合材料试样的线烧蚀率和质量烧蚀率分别为13μm/s和6.6 mg/s,SiC涂层试样的线烧蚀率和质量烧蚀率分别为22μm/s和0.5 mg/s;在烧蚀中心区,涂层试样的烧蚀以升华分解为主,同时还伴有氧化烧蚀和微区机械剥蚀;在烧蚀过渡区,涂层的烧蚀机制以热氧化和燃气冲刷为主;而在烧蚀边缘区,涂层的烧蚀则主要表现为弱氧化烧蚀。

炭/炭复合材料高温抗氧化MoSi_2/SiC复合涂层及其抗氧化特性

采用两段式包埋法和封闭处理的复合新工艺制得抗氧化性优良的MoSi2/SiC复合梯度C/C复合材料高温抗氧化涂层。涂层由内至外结构为:SiC过渡层→SiC致密层→MoSi2/SiC双相层→以MoSi2为主的外层。对未封闭处理的涂层,制备过程中高温保温时间长的氧化失重少,1200℃、1300℃空气中氧化失重比1400℃、1500℃氧化失重大。用正硅酸四乙酯对涂层表面进行封闭处理,凝胶形成的SiO2可充填涂层表面裂纹并覆盖在涂层表面。在1500℃空气中氧化一定时间后,未封闭处理的涂层试样表现为氧化失重;封闭处理后的试样为氧化增重,氧化52 h仍然只有1.28%的增重,封闭处理使涂层的抗氧化性能明显改善。

不同氧化物对C/C复合材料SiC涂层性能的影响

分别以MgO、Al2O3和B2O3为添加剂,利用包埋法在炭/炭(C/C)复合材料表面制取了单层SiC涂层,并在这三种SiC涂层表面采用相同包埋工艺得到SiC外涂层。研究了这三种氧化物对SiC涂层组织结构及抗氧化性能的影响。通过SEM、EDS和XRD分析表明,以MgO为添加剂得到的单层SiC涂层疏松且含有大量孔洞;以Al2O3为添加剂得到的涂层较为致密,但存在部分孔洞;以B2O3为添加剂时涂层均匀、致密。在1500℃空气介质中的氧化实验表明,以B2O3为添加剂的双层SiC涂层(～200μm)可有效保护C/C复合材料200h不被氧化。

CVD-SiC界面改性涂层对气相渗硅制备C_f/SiC复合材料力学性能的影响

在气相渗硅制备C_f/SiC复合材料时,界面改性涂层非常重要。良好的界面改性涂层一方面起到保护碳纤维不受Si反应侵蚀的作用,另一方面起到调节纤维和基体界面结合状况。通过在C纤维表面制备CVD-SiC涂层来进行界面改性,研究CVD-SiC界面改性涂层对GSI C_f/SiC复合材料力学性能和断裂特征的影响,并分析其影响机制。结果表明:无CVD-SiC涂层改性的C_f/SiC复合材料力学性能较差,呈现脆性断裂特征,其强度、模量和断裂韧度分别为87.6MPa,56.9GPa,2.1MPa·m1/2。随着CVD-SiC涂层厚度的增加,C_f/SiC复合材料的弯曲强度、模量和断裂韧度呈现先升高后降低的趋势,CVD-SiC涂层厚度为1.1μm的C_f/SiC复合材料的力学性能最好,其弯曲强度、模量和断裂韧度分别为231.7MPa,87.3GPa,7.3MPa·m1/2。厚度适中的CVD-SiC界面改性涂层的作用机理主要体现在载荷传递、"阻挡"Si的侵蚀、"调节"界面结合状态3个方面。

包埋工艺参数对碳/碳复合材料表面SiC涂层致密性的影响

采用包埋法在碳/碳(C/C)复合材料表面制备出不同致密度的SiC涂层,用正交试验法系统研究了包埋温度(A)、包埋时间(B)、烧结助剂Ⅰ含量(C)、烧结助剂Ⅱ含量(D)、硅含量(E)等工艺参数对SiC涂层抗氧化性能(用抗氧化性能表征涂层的致密性)的影响。结果表明:研究的包埋工艺参数对SiC涂层抗氧化性能(致密性)影响的显著性从大到小依次为A,C,E,D,B;在A_1 B_1 C_1 D_1 E_1工艺条件下所得的SiC涂层最疏松;通过改进参数,在A_3 B_2 C_4 D_2 E_4工艺条件下所得的SiC涂层最致密,该涂层可在1 500℃空气中提供10 h以上的抗氧化保护。

氧化硼含量对C/C复合材料SiC涂层结构和抗氧化性能的影响

为了改善涂层和C/C复合材料之间热膨胀系数不匹配的问题,提高涂层在高温下保护C/C复合材料的能力,以氧化硼为添加剂制备了具有楔状结构的C/C复合材料S iC抗氧化涂层,研究了摩尔百分含量分别为0%、2%、5%和10%的氧化硼对S iC涂层组织、结构和抗氧化性能的影响。SEM、XRD及抗氧化实验的测试结果表明,随着氧化硼含量的增加,S iC涂层的厚度和致密度依次增加;涂层中的氧化硼可促使涂层物料充分渗入C/C复合材料基体内;1 500℃空气介质氧化试验结果显示,涂层中氧化硼含量为2%的C/C复合材料在氧化5 h后增重0.32%,具有较好的抗氧化性能。

C_f/SiC复合材料SiC/(ZrB_2-SiC/SiC)_4涂层的制备及性能研究

以Cf/SiC复合材料为基体,采用浆料浸涂法和脉冲CVD法制备了SiC/(ZrB2-SiC/SiC)4涂层,借助XRD、扫描电镜及能谱对涂层的结构及组成进行了分析研究,并初步考查了其高温抗氧化性能.结果表明,涂层总厚度约100μm,主要由ZrB2-SiC涂层与脉冲CVDSiC涂层交替覆盖而成.在1500℃空气中氧化25h,未涂层试样失重明显;脉冲CVDSiC涂层试样氧化失重率为5.1%;而SiC/(ZrB2-SiC/SiC)4涂层试样出现增重现象,增重率达2.5%,表现出优异的抗氧化性能.

碳/碳复合材料SiC/Al-Si涂层微观结构及抗氧化性能研究

采用料浆法在碳/碳复合材料碳化硅(SiC)内涂层表面制备了Al-Si合金外涂层,采用XRD和SEM分析了涂层的微观结构,并测试了带有SiC/Al-Si复合涂层的碳/碳复合材料试样在1500℃静态空气中的抗氧化性能。结果表明:Al-Si合金外涂层主要成分为Al3.21Si0.47,含有少量Al2O3;SiC/Al-Si复合涂层厚度约为120μm,无穿透性裂纹;SiC/Al-Si复合涂层的抗氧化性能明显优于单一SiC涂层,氧化17h后涂层试样的质量损失未超过5%。

CVD-SiC涂层的C/C-SiC复合材料的抗烧蚀性能

采用CVD法,1 050℃在三维针刺C/C-SiC复合材料表面制备SiC涂层,研究稀释气体与载气流量比分别为4∶1和2∶1制备条件下涂层的晶体结构、表面和断面的微观形貌,对比了涂层前后C/C-SiC复合材料的抗烧蚀性能。结果表明:稀释气体流量降低其制备的SiC涂层更加平整致密,与基体结合程度更好,沉积产物均为单一的β-SiC结晶相。在600 s的氧化烧蚀下,两种流量比条件下制备CVD-SiC涂层的C/C-SiC复合材料的线烧蚀率比未涂层的分别降低34%和50%,质量烧蚀率分别降低70%和75%,抗氧化烧蚀性能明显提高。

耐磨涂层用SiC/PI复合薄膜的碳化研究

目的拓宽碳化硅增强聚酰亚胺（SiC／PI）复合薄膜在耐磨涂层领域的应用。方法利用流延成膜法制备SiC／PI复合薄膜，在氮气氛围中对复合薄膜进行600～1000℃的碳化处理，并对碳化后的薄膜进行SEM．XRD及FTIR等测试．分析碳化过程中组织结构的变化。结果由于SiC纳米颗粒起到物理交联点的作用．复合薄膜的热稳定性和残碳率得到提高，同时也具有了断裂塑性特征。随着碳化温度升高，复合薄膜六角碳层结构逐步完善。PI在碳化中，芳核自由基聚合成环数更多的分子，且SiC与PI的界面处产生Si—O键。结论碳化过程中，SiC纳米粒子与PI作用形成微弱的化学键合，改善了碳膜的界面结合情况．使得其耐热性得到提高。

C涂层对SiC纤维增强Ti基复合材料界面行为的影响

采用透射电镜和扫描电镜研究了SiC纤维增强Ti基复合材料的界面反应,重点分析了C涂层对界面行为的影响。结果表明,C涂层可以明显改善纤维和基体之间的界面结合状况;SiC/C/Ti-6Al-4V复合材料的界面反应产物是主要为TiC,而无C涂层SiC/Ti-6Al-4V的界面反应产物为TiC,Ti5Si3和Ti3SiC2界面反应层生长受扩散控制,其厚度增长满足抛物线生长规律,SiC/C/Ti-6Al-4V由于C涂层消耗完毕前后的不同情况,其界面反应层生长并不完全符合这一规律,C涂层的存在可以有效的抑制界面反应的进行。

激光涂覆制备原位自生MoSi_2/SiC陶瓷复合涂层的研究

为了在碳钢表面获得耐磨、耐蚀、抗热疲劳等综合性能优良的陶瓷基复合涂层 ,利用 3kW连续波快速轴流CO2 激光器进行了一系列的激光表面涂覆试验 ,光斑直径3～5mm ,扫描速度 3～ 10mm/s。试验结果表明 ,利用激光表面涂覆技术和粉末预置法 ,可以在碳钢表面直接原位合成SiC颗粒增韧的MoSi2 陶瓷基复合涂层 ,涂层与基体呈良好的冶金结合 ,涂层宏观质量完好 ,无裂纹和气孔等缺陷。球状SiC颗粒尺寸为 1～ 5 μm ,均匀分布于MoSi2 基体内。涂层显微硬度达 10 0 0HV0 2 ,是基材显微硬度的 4