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《原位反应制备碳化锆涂层炭纤维的研究》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、第十二届全国新型炭材料学术研讨会论文集·1·原位反应制备碳化锆涂层炭纤维的研究朱摇辉,摇李轩科,摇董志军,摇袁观明,摇崔正威,摇张摇贤(武汉科技大学煤转化与新型炭材料湖北省重点实验室,武汉430081)摘摇要:摇采用原位反应法在各向同性沥青基炭纤维表面制备出均匀致密的碳化锆涂层,研究了反应温度对涂层相组成和微观形貌的影响,并对涂层炭纤维的抗氧化性能进行了测试。结果表明,在温度为1200鄄1400益范围能制备出碳化锆涂层,反应温度为1400益时制备的涂层均匀致密,涂层炭纤维抗氧化性能显著提高。关键词:摇原位反应法;炭纤维;碳化锆涂层;抗氧化性能中图分类号:
2、摇TQ342+.74文献标识码:摇AFabricationofZirconiumCarbideCoatingsonCarbonFibersbyInSituReactionZHUHui,摇LIXuan鄄ke,摇DONGZhi鄄jun,摇YUANGuan鄄ming,摇CUIZhengwei,摇ZHANGXian(Hubeiprovincekeylaboratoryofcoalconversion&newcarbonmaterials,Wuhanuniversityofscienceandtechhology,wuhan430081,China)Abstrac
3、t:摇Uniformanddensezirconiumcarbidecoatingswerepreparedsuccessfullybyinsitureaction.Theinfluenceofreactiontemperatureonthephasecompositionandsurfacemorphologyaswellastheoxidationresistanceofcoatedcarbonfiberswasstudied.Theresultsshowthatzirconiumcarbidecoatingcouldbeformedonthefib
4、ersintherangeof1200鄄1400益.Theuniformanddensezirconiumcarbidecoatingswerepreparedat1400益,andtheoxidationresistanceofcarbonfiberwasimprovedremarkablybycoat鄄ingthemwithahighqualityZrCcoating.Keywords:摇insitureaction;carbonfibers;ZrCcoating;oxidationresistance1摇前言层工艺简单,制备温度较低(750益鄄85
5、0益),但涂炭纤维具有模量高、强度大、密度小、耐高温、高导热等优异性能,被用作金属基和陶瓷基等先进复合材料增强体,其增强复合材料机械性能和热性能优异而被应用于航天、航空、核能等高科技领域。但是,炭纤维在高于400益氧化氛围中发生显著氧化[1],且炭纤维易与大部分金属或陶瓷基体发生界面反应,从而严重破坏炭纤维结构,导致复合材料的机械性能急剧下降,阻碍了炭纤维增强复合材料的层炭纤维抗氧化能力较差,500益氧化1h基本氧化完全;溶胶凝胶法对设备要求高,且制备温度为1600益左右。因此,炭纤维表面碳化锆涂层质量高且制备工艺简单的制备方法亟需研究。为此,本文采用原
6、位反应法,将锆粉(Zr)与炭纤维直接接触加热反应,在炭纤维表面形成ZrC/ZrO2/Zr复合涂层,并对涂层炭纤维相组成、微观形貌及抗氧化性能进行了研究。发展和应用。研究表明,对炭纤维进行表面改性是提高炭纤维自身抗氧化性能、改善界面反应行之有2摇实验效的方法[2,3]。2.1摇实验原料碳化锆(ZrC)具有高强度、高熔点(3540益)、实验所需原料为金属锆粉(99.9%,北京中金高硬度(35鄄40GPa)、耐腐蚀、化学性质稳定等优研新材科技有限公司)和实验室自制各向同性沥青点[4,5],被应用于不同基体表面,其制备工艺主要有基炭纤维。实验室自制炭纤维是由各向
7、同性沥青熔原位反应法[6]、化学气相沉积[7,8]、熔盐法[9]、溶胶融纺丝并通过氧化稳定化、450益热处理及1000益凝胶法[10]、反应熔渗法[11]、前驱体浸渍裂解法[12]、炭化制得,直径约为45鄄55滋m。物理气相沉积[13鄄15]等。目前,受限于实验设备和制2.2摇碳化锆涂层的制备备工艺,炭纤维表面碳化锆涂层制备工艺主要为熔万方数据盐法和溶胶凝胶法。根据报道[9,10],熔盐法制备涂按比例称量炭纤维与锆粉(C颐Zr=3颐1),将炭纤维短切至2鄄3cm,铺放在石墨坩埚底部,在纤维·第十二届全国新型炭材料学术研讨会论文集2·表面均匀铺放一定量锆粉
8、(Zr),重复以上操作2鄄3次,加盖密封石墨坩埚后放入立式高温炭化炉中,在高纯氩
