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《炭材料惰性涂层方法分析.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、第14卷第3期新型炭材料Vol.14No.31999年9月NEWCARBONMATERIALSSep.1999文章编号1007-8827(1999)03-0063-06炭材料惰性涂层方法分析传秀云,李贺军,曾燮榕,刘应楼(西北工业大学材料科学与工程学院,陕西西安710072)摘要:主要探讨炭材料惰性涂层和抗氧化涂层方法,分析了常用的包埋法、化学气相沉积、等离子喷涂法等三种方法的特点,着重分析了溶胶凝胶法、电化学、电子束喷涂等新方法在炭材料惰性涂层制备方面的可行性,认为涂层应该根据最终用途、使用环境、高的性能/价格比选择合适
2、的涂层物质类型和方法。目前最有发展前途的是电子束喷涂涂层和CVD涂层。关键词:炭材料;惰性涂层;涂层方法中图分类号:TQ127.1+1文献标识码:A1引言层涂层方法有:包埋浸渗法、CVD法、等离子喷涂和溶胶凝胶法。包埋法界面与基体结合炭材料包括石墨材料、炭/炭复合材料、力强,但制备温度高;CVD法制备温度低,但炭/陶瓷复合材料等,具有比重低,强度高、模界面结合力弱,容易脱落;等离子喷涂污染量高等优点,在2000℃以上高温下仍能保小,但涂层面积有限;每种方法均有其局限持室温强度,兼具功能特性和结构特性,可以性。由此又发展了物
3、理气相沉积(PVD)法、用做火箭喷嘴、头部保护涂层、飞机发动机尾电化学涂层、电子束喷涂等方法。本文分析了喷管、刹车片、新型生物材料(人工骨和人工常用的包埋浸渗法、CVD法、等离子喷涂法关节)等;也可以用来制作金属-炭复合材料、的特点,并就溶胶凝胶法、电化学、电子束喷炭纤维增强陶瓷基复合材料;是新材料领域涂等新方法在炭材料惰性涂层制备方面的可中重点研究和开发的一种新型超高温材料。行性做了探讨。但是,由于其在400℃以上的含氧气氛中就2几种常用的涂层方法分析开始氧化,并且氧化速率随着温度的升高而[1]迅速增加,以致在高温氧化环
4、境中应用时2.1包埋浸渗法将会引起灾难性的后果,因此稳定持久地抗根据浸渗中扩散介质的不同,包埋浸渗氧化防护成为炭材料作为高温结构材料应用法可以分为固态浸渗(简称固渗法)和液态浸的关键。渗(简称浸渗法),工艺上是将炭材料试件置航空、航天等条件下零件需要承受高温于液态或固态介质中,实现扩散反应,最终在度、高速气流和高压力三方面因素的影响。根试件表面形成涂层。[2]据使用环境的要求,炭材料的氧化防护有短2.1.1固渗法时间瞬时防护和长时间多周期防护。使用的采用低熔点物质和高熔点物质混合配场地环境不同,对防护层的要求不同。涂层的料
5、,在一定温度下进行热处理,通过扩散反应方法直接影响涂层的性能,目前通用的防护在试件表面形成涂层。其中以固体扩散为主,收稿日期:1998-09-30;修订日期:1999-02-04作者简介:传秀云(1965-),女,陕西澄城人,博士后,副教授,现在北京大学地质学系矿物教研室工作。·64·新型炭材料第14卷伴有少量液体扩散加快反应速度。配制一定的溶液料浆,浸渍或涂刷在炭以金属硅和SiC等作为渗料,在氩气保材料表面,烘干,可以形成一定的涂层。护下,于1600℃～2000℃温间内对C/C复炭布或石墨在硅酸乙酯溶液中浸渍几分合材料进
6、行高温固渗处理。所得涂层由SiC钟后,再浸入加有盐酸的无水丙酮中,形成乙及少量Si构成,涂层厚度控制在100Lm左基硅酸盐,加水分解,可形成SiO2涂层;浸渍右,在1300℃～1500℃静止空气中对C/C硼酸和尿素的混合物,并热处理到1000℃复合材料可提供长时间的防护能力。左右,在纤维表面形成BN,涂层与基体结合固渗法的优点:涂层后试件容易与渗料牢固,抗氧化性能也大幅度提高。分离,涂层均匀,通过调整反应时间,可以控用高铝硅酸盐玻璃和SiC混合配料,涂制涂层厚度。缺点:反应温度高,受到加热体刷,300℃烘干,氮气中1400
7、℃～1600℃熔体积、容器限制,难以对大尺寸试件进行涂烧,形成高铝硅酸盐-玻璃涂层。使C/C复层。合材料在承受1400℃、20h氧化后,失重仅[3][6]2.1.2浸渗法为0.60%;利用Ti、Th、Mo、Zr、Ni等的有高温浸渗和常温料浆浸渍两种。配位化合物、氧化物溶液浸渍,并进行热处(a)高温浸渗理,在炭布、炭纤维表面能够均匀形成相应的[5]高温浸渗是将渗料加热到其熔点温度,炭化物涂层,氧化性能良好。使其熔融,浸涂于试件表面,这就要求涂层物常温料浆浸渍的优点:低温涂刷、浸渍,质与试件具有近似的热膨胀系数,涂层物质工艺简
8、单,容易操作,并且可以人为控制结与试件炭材料有一定的化学结合力,否则涂构,每一层均可以很薄,容易实现多层、梯度层强度不足,容易脱落。涂层。缺点:热震性能差,需要热处理以保证在一定温度下,用熔融Si对多孔C/C界面结合强度。复合材料进行浸渗处理,使Si与C发生反应固渗法和常温料浆涂刷法混合使用可以生成Si
