泡沫炭抗氧化性能的研究.pdf

1、泡沫炭與普通炭材料一樣都具有質輕、抗熱震性能好、耐高溫、耐腐蝕、彈性好、強度大、易加工等優(yōu)點。與炭普通炭材料相比，泡沫炭材料是各向同性的，可用作輕體結構材料的基體。此外，泡沫炭材料還具有優(yōu)良的導電性、導熱性、自潤滑性和高溫機械強度。因此，在航天、航空、核能、機械、化工和高溫工程等眾多領域獲得廣泛應用。但是泡沫炭材料與炭家族中其它成員一樣，在氧化環(huán)境下，當溫度超過400℃時，炭材料很容易被氧化，并引起材料損耗、結構破壞、性能急劇下降。因而

2、其在高溫氧化性氣氛下的應用受到了很大的限制。 本研究主要采用兩種方法來提高泡沫炭的抗氧化性：一種是浸漬法；另一種是化學氣相沉積法(CVD)。磷酸鹽-硼酸鹽浸漬實驗是在真空度為-0.095Mpa下，用磷酸-磷酸鹽混合溶液或硼酸-硼酸鹽溶液浸漬泡沫炭，浸漬后的樣品在烘箱中干燥脫水4h，然后在N2保護下900℃保溫2h固化制備樣品，在空氣中加熱到700℃保溫1h做抗氧化性實驗。計算泡沫炭失重率及其熱重(TG)分析的結果，得出泡沫炭的抗

3、氧化性結果，并且考察了浸漬溶液種類和浸漬時間等因素對抗氧化性的影響。化學氣相沉積法(CVD)主要是選用低沸點的含Ti的化合物，以H2為還原氣，以N2或者C2H2為載氣，在800℃～1100℃溫度條件下發(fā)生氧化還原反應，在泡沫炭上沉積形成TiC/TiN復合涂層，以提高泡沫炭材料的抗氧化性能。通過改變基體材料、沉積時間、升溫速率、載氣種類以及前驅體種類等因素來考察沉積涂層的結構變化以及對抗氧化性能的影響。 研究結果表明：通過浸漬法可

4、以在泡沫炭基體形成均勻的磷玻璃涂層，在700℃以下時對泡沫炭的抗氧化性有很大的提高，其中在磷玻璃涂層中以磷酸和焦磷酸鈉混合溶液為浸漬溶液對泡沫炭的抗氧化性的提高效果最好，失重比率僅為3.99﹪。而磷酸中炭化硅納米線的摻入也能顯著提高泡沫炭的抗氧化性能。同樣方法制得的硼玻璃涂層也可起到和磷玻璃涂層相同的抗氧化效果。通過CVD法在泡沫炭表面沉積制得的涂層是TiC/TiN復合涂層，因為TiC和TiN具有很強的高溫熱穩(wěn)定性，所以涂覆TiC/Ti