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。

反应型无机粒子改性环氧改性有机硅树脂烧蚀性能研究

无机填料添加共混改性是提升树脂基复合材料抗烧蚀性能的有效手段之一。文章选用反应型无机填料ZrB_(2)和ZrSi_(2)对环氧改性有机硅树脂进行改性,制备了改性复合材料,分别研究了ZrB_(2)和ZrSi_(2)的添加对复合材料力学性能、热稳定性和烧蚀性能的影响。结果表明:Zr B_(2)和Zr Si_(2)添加能够大幅提高复合材料的密度、硬度、拉伸强度和热解残炭率,有效提升复合材料的抗烧蚀性能。空气气氛下,ZrB_(2)改性复合材料中ZrB2在660℃左右开始发生反应,导致复合材料800℃残炭率明显增大。在复合材料烧蚀性能改善方面,ZrB_(2)明显优于ZrSi_(2)。在高温氧-乙炔烧蚀过程中,ZrB_(2)能够发生反应生成相应氧化物,显著提升了复合材料的抗烧蚀性能,线烧蚀率仅为0.021 mm/s。

ZrSi_2/硼酚醛泡沫的制备及其裂解产物的增强机制

以ZrSi_2颗粒填充硼酚醛树脂制备了一种耐高温且裂解后结构较为完整的泡沫复合材料。研究了ZrSi_2颗粒质量分数对泡沫复合材料固化机制、高温裂解行为及裂解前后压缩性能的影响,并分析了ZrSi_2颗粒对泡沫复合材料裂解产物的增强机制。结果表明:添加的ZrSi_2颗粒虽未参与硼酚醛树脂的固化交联,但会和硼酚醛树脂裂解放出的气体挥发物发生化学反应,提高了裂解产物的残炭率和压缩比强度。当添加的ZrSi_2颗粒质量为硼酚醛树脂质量的10%时,裂解产物的残炭率和压缩比强度提高最为显著。ZrSi_2/硼酚醛泡沫经过裂解后,ZrSi_2颗粒作为第二相粒子钉扎在裂解产物的孔壁上,化学反应使得部分裂解气体挥发物被吸收并转化为固相产物,明显减少的缺陷提高了裂解产物的力学性能。

Nb-Ti-Si-Cr基超高温合金表面ZrSi_2-NbSi_2复合渗层的组织及其抗高温氧化性能

采用先磁控溅射Zr膜,再Si-Y扩散共渗的方法,在新型Nb-Ti-Si-Cr基超高温合金表面制备了Zr Si2-Nb Si2复合渗层,分析了渗层的显微组织及形成机制,并研究了其在1250℃的恒温氧化行为.结果表明,1150,1250和1350℃下Si-Y共渗4 h所制备的渗层具有相似的显微组织,均主要由Zr Si2外层,(Nb,X)Si2(X=Ti,Cr,Zr和Hf)中间层和(Ti,Nb)5Si4内层组成.恒温氧化实验结果表明,所制备的渗层具有优异的抗高温氧化性能.氧化时渗层表面形成了由Si O2,Ti O2,Zr Si O4和Cr2O3混合组成的致密氧化膜,能够在1250℃空气中保护基体合金至少100 h不被氧化.