资源描述：
《提高碳-碳复合材料抗氧化性能的一种新途径.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19卷 第4期 宇 航 学 报 Vol.19No.41998年10月JOURNALOFASTRONAUTICSOct.1998提高碳ö碳复合材料抗氧化3性能的一种新途径罗瑞盈 李东生(北京航空材料研究院·北京·100095) 摘 要 提出了由本身材质提高碳ö碳(简称CöC)复合材料抗氧化性能的新途径,即在坯体中添加陶瓷微粉与石墨粉的混合物,用快速化学气相沉积工艺制成CöC复合材料。结果表明:制备的材料不仅氧化失重率小、氧化起始点高,而且致密。确定了其优化配方。分析了这种材料的抗氧化机理。主题词 碳ö碳复合材料 抗氧化性 氧化起始点ANE
2、WWAYOFENHANCEMENTOFOXIDATION-RESISTANTPROPERTIESFORCARBONöCARBONCOMPOSITESLuoRuiyingLiDongsheng(BeijingInstituteofAeronauticalMaterials·Beijing·100095)AbstractAnewwayofenhancementofoxidation2resistantpropertiesforCöCcompositeswasputforwardbymaterialitself.Themixtureofceram
3、icandgraphitpowerisaddedinprepregs,andCöCcompositesarepreparedbyrapidchemicalvapour.TheresultsindicatedthattheweightlossofCöCcompositespreparedisnotonlysmall,andtheinitialoxidizingtempera2tureishigh,butalsomorecompact.Theoxidation2resistantmechanismwasanalyzed.Theopti2miza
4、tionofCöCcompositeswasdetermined.KeywordsCarbonöcarboncompositeOxidation2resistantpropertyInitialoxidizingtemperature1 引 言[1]CöC复合材料在高温环境中的抗氧化问题一直受到极大关注。目前,提高CöC复合本文于1996年4月22日收到3国家自然科学基金(59682007)航空基金资助项目96宇航学报第19卷材料抗氧化性能的途径有两种,一种是外部涂层保护法,但由于CöC复合材料本体与涂层的热膨胀行为不匹配,易生成裂纹,致使
5、高温下CöC复合材料很快氧化;另一种方法是用树脂法制备CöC复合材料时,在浸渍液中加入金属和非金属氧化物,这种方法对提高碳ö碳复合材料的抗氧化性能有一定作用,但由于用树脂法制备的材料本身机械强度不高,加入[2]添加剂后强度更低。要使CöC复合材料在大负荷、高温氧化环境中长期反复使用,除了采用涂层保护以外,在满足其高温强度的前提下,还应重新设计CöC复合材料的成分和制备工艺,以提高CöC复合材料本身材质的抗氧化性。本文报道了制备高抗氧化性CöC复合材料的新途径和这种材料的抗氧化性能及其抗氧化机理。2 实验方法211 材料的制备原材料选用吉林炭
6、素厂生产的1K高强É型聚丙烯腈基平纹碳布,在高温热处理后叠层,加入纯度9917%石墨粉和SiC、纯度9917%Si3N4或金属硼化物等添加剂,经快速化学气相沉积基体碳,再经高温热处理制成<100×11mm复合材料试样,再从上取下10×8×6mm样品做氧化试验,每组三个样品。212 试验方案[3]确定碳纤维体积含量为35%,石墨粉加入量为碳纤维重量的9%,保持此条件不变,通过改变添加剂及其加入量研究它们对CöC复合材料氧化起始点的影响,所采用添加剂含4量按正交表L3(9)实验确定,设计配方如表1所示。213 氧化试验在示差精密热分析天平上进行
7、氧化试验,升温速率10℃ömin,由室温升至1000℃为止。214 结构分析、表面观察结构分析在DöMAX23C自动X2射线衍射仪上进行,用AMRAY21000B电镜观察试样表面结构变化。3 实验结果及分析311 材料的设计CöC复合材料防氧化涂层应该是一种致密的具有自弥合功能的物理阻挡层,能够延长氧向材料本体的扩散路程;同时CöC复合材料防氧化涂层还应具有化学阻挡层(耗氧反应层)的功能,使得扩散进入涂层内的氧与耗氧组分反应,进一步降低CöC复合材料与涂层界面的氧分压。基于这个设计原则,设想将陶瓷微粉与石墨粉混合,添加到坯体中去,在快速化学
8、气相沉积过程中,它们不仅可以起着填料的作用,减小沉积应力,从而大大减小CöC复合材料的微裂纹,也就是减少高温氧化通道,而且在高温氧化环境中材料裸露面上的陶瓷组分发生反应形成自弥合
