RCLD法制備碳表面Si化物涂層的研究.pdf

1、碳材料具有優(yōu)良的耐化學腐蝕、耐熱、良好的導熱性、低電阻率、抗輻射、導熱、降噪、減震等一系列力學和電學性能,已成為目前國際上新型技術研究領域中重點開發(fā)和研究的一種新材料,被廣泛應用于國防軍事、航空航天等尖端領域及醫(yī)療、交通以及器械等民用領域。但是碳材料在高溫下非常容易被氧化,導致其各項性能下降。因此,對碳材料的抗氧化研究具有重要的意義。
　　 快速制備工藝與結構性能的關系是決定C/Si化物復合材料研究及發(fā)展的關鍵因素。本研究采用煤

2、油為碳源、正硅酸乙酯為硅原,根據快速化學液相沉積工藝在不同實驗條件下制備C/Si化物復合材料。本文以理論分析與工藝試驗為基礎,結合材料的微觀表征、致密化機理、抗氧化性能,對制備C/Si化物復合材料的工藝參數進行了系統(tǒng)研究。主要研究內容和結果如下:
　　 (1)研究了預制體的表面處理、預制體的直徑、電壓電流、保溫時間等工藝參數對復合材料微觀結構的影響。表面處理后制備的Si化物涂層與預制體之間結合緊密,形成良好的梯度過渡。直徑為7m

3、m的預制體制備的Si化物層與基體結合良好,涂層內無明顯缺陷。隨著電壓電流的增大,涂層表面的顆粒越大,在電壓、電流分別為54V、86A時得到的Si化物涂層顆粒排列致密,表面光滑。保溫時間為3h,制備的涂層厚度在120μm左右。制備的Si化物涂層經XRD分析可知,涂層內同時存在SiC及無定形態(tài)的SiO2。
　　 (2)探討了快速化學液相沉積工藝的機理,分析表明:置于在液態(tài)前軀體內的預制體,在制備涂層過程中存在的由內而外的溫度梯度及連

4、續(xù)的濃度梯度,是快速制備復合材料的關鍵,同時,沉積過程是化學動力控制機制和擴散相互轉變的過程,并通過作圖模擬了沉積界面。
　　 (3)通過分析表明,氧氣分子在沉積層表面裂紋以及沉積缺陷內的擴散均屬于混合型擴散。用質量損失率表征C/Si化物復合材料的氧化行為。隨著溫度的升高,復合材料的氧化質量損失逐漸升高?？寡趸阅軠y試表明,C/Si化物復合材料在900℃下靜態(tài)空氣中氧化10h后質量損失率僅為15.4％。
　　 (4)研究