石墨與C-C復(fù)合材料高溫抗氧化涂層的制備與性能研究.pdf

1、C/C復(fù)合材料是具有很多優(yōu)異性能的新型復(fù)合材料，是理想的航空航天及其它工業(yè)領(lǐng)域的高溫材料。然而，當(dāng)溫度超過370℃，并且有氧氣存在時(shí)，碳就開始氧化，導(dǎo)致C/C復(fù)合材料毀滅性破壞。因此，對(duì)C/C復(fù)合材料進(jìn)行高溫抗氧化保護(hù)，使其適應(yīng)工業(yè)需求成為當(dāng)前的重大課題。
　　本實(shí)驗(yàn)利用大氣等離子噴涂設(shè)備，以石墨基體為基礎(chǔ)，探索微觀組織的變化等，為制備C/C復(fù)合材料高溫抗氧化、耐燒蝕的復(fù)合涂層體系奠定實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)，探索C/C復(fù)合材料復(fù)合涂層的實(shí)際應(yīng)用

2、性能。
　　采用大氣等離子噴涂在石墨基體表面分別制備Si涂層和Si-4％Al涂層，利用熱處理的方法使石墨與涂層之間發(fā)生固相反應(yīng)，生成SiC過渡層以緩解兩者熱膨脹系數(shù)的不匹配。對(duì)1380℃下，不同保溫時(shí)間的試樣進(jìn)行金相顯微組織的觀察、掃描電鏡檢測、XRD檢測，并繪制了過渡層生長曲線、硬度及斷裂韌性變化曲線。結(jié)果表明:隨保溫時(shí)間延長，SiC過渡層厚度呈拋物線趨勢增長，最大厚度達(dá)100μm;隨著保溫時(shí)間的延長，Si與Si-4％Al涂層硬

3、度均為首先下降較快，而后呈緩慢下降趨勢，最終趨于平穩(wěn)，而斷裂韌性隨著保溫時(shí)間的延長呈上升趨勢，最終趨于平穩(wěn)。
　　由于Si-4％Al涂層在實(shí)驗(yàn)過程中試樣經(jīng)熱處理后破損較嚴(yán)重，且在相同的熱處理?xiàng)l件下，Si-4％Al涂層斷裂韌性與Si涂層相比較差，因此最終決定以C/C復(fù)合材料為基體制備以Si涂層為內(nèi)涂層的復(fù)合涂層體系。采用大氣等離子噴涂在C/C復(fù)合材料基體表面制備Si涂層作為內(nèi)涂層，在內(nèi)涂層Si的基礎(chǔ)上噴涂中間層(SiO2+5％Al2