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时间:2019-01-29
《化学液相浸渗法制备c%2fc-tac复合材料及其烧蚀性能的的研究论文》由会员上传分享,免费在线阅读,更多相关内容在学术论文-天天文库。
1、摘要碳化钽(XaC)具有高熔点(3880。C)、高化学稳定性和优异的抗氧化性能,是一种极具潜力的抗烧蚀材料。本文采用化学液相浸渗法制备了C/C.TaC复合材料,通过研究真空浸渗时间、加压浸渗时间、高温处理温度等参数对材料密度、气孔率、物相组成、晶粒尺寸、微观结构等的影响,确定了液相浸渗和高温处理的最佳工艺参数,提出了TaC的生成机理。通过氧.乙炔焰烧蚀实验考察了C/C—TaC复合材料的烧蚀性能,总结了材料的烧蚀规律,揭示了TaC在提高C/C复合材料抗烧蚀性能中的作用。主要结论如下:(1)以TaCl5、HF酸、呋喃
2、树脂以及氟化钽溶液为原料,合成了适宜于进行液相浸渗的碳化钽有机先驱体溶液,确定了各组分的最佳质量比为TaCl5:HF酸:乙醇:呋哺树脂=6:l:9:2~6:t:9:4及氯化钽溶液:呋哺树脂:乙醇=4:1:2~4:l:4。(2)系统研究了真空浸渗时间和加压浸渗时间对液相浸渗效率的影响,确定了最佳液相浸渗工艺参数为先真空浸渗2~3h,然后加压浸渗1~2h。(3)研究了高温处理后材料的物相组成和微观结构,揭示了TaC的生成机理。900℃处理后的产物主要为Ta02F和rrIa20s,1600~2000℃处理后试样中的Ta
3、完全转化成立方相TaC,但仍残存有一定量的C。随着处理温度的升商,TaC颗粒尺寸明显增大。TaC是在高温处理过程中由Ta的氧化物与基体C通过碳热还原反应生成,伴有“扩散一团聚”现象,是一种液相反应机制。(4)研究了C/C—TaC复合材料在氧.乙炔焰流中的烧蚀性能。材料的烧蚀性能受到气孔率和Tac增强体的综合作用,随着复合材料气孔率的降低,质量烧蚀率呈下降趋势,而线烧蚀率却并非单调降低。相同烧蚀条件下,C/C.TaC复合材料的抗烧蚀性能优于气孔率相近的C/SiC材料。(5)C/C.TaC复合材料的烧蚀机制是热物理、
4、热化学烧蚀和机械冲刷综合作用的结果。TaC在烧蚀过程中生成的Ta205液膜,能弥补材料缺陷并有效阻止有氧气氛对材料的破坏,有利于提高材料的抗烧蚀性能。关键词:液相浸渗;C/C.TaC复合材料;先驱体溶液:烧蚀性能ABSTRACTTantalumcarbide(hC)ischaracterizedbyhighhardness,highmeltingpoint(approximately3980"C),highchemicalstability,goodresistmlcetochemicalaI组ckandther
5、malshock,andexcellentoxidationresistanceandcorrosionresistance,whichmakesitveryattractivef。ranti-ablationapplicationflSoneofthemostpremisingthroatmaterialsamongtransitionmetalcarbides.Theuseofliquidprecursorroutehasbeenattractingsignificantattentioninrecentye
6、arsasanalternativemethodforpreparingceramicmaterials,OneofthemostimportantreasonsforthisisthepotentialforreductionsinmanufacturingCOSTSduetoshorterprocessingtime,energysavingsandrelativelysimpleequipmentrequirement.Moreover,preparingtantalumcarbidebyliquidpol
7、ymerprecursorconversioncanbeingredient-designableandachievethehigh—purityproductsincomparisontoothereons.entionatsymhesismethods.C,C-TaCcompositematerialswerepreparedbyliquidrouteandtheinfluenceofVacuum—pumpinginfiltrationtime,pressurizedinfiltrationtimeandth
8、ehightemperaturesonthedensity,porosity,phasecompositions,thecrystallinestateandthemicrostructuresoffinalproductshavebeeninvestigatedandcharacterizedbyvariousfacilities.Thebestprocessingpa
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