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中面分類號:THI45.1:A C/C復合材料密度低,比強度、比模量篼,導熱系數高,熱容大,熱膨脹系數較低,具有自潤滑和優良的摩擦磨損性能等特點,在2000篼溫下能保持常溫時的強度,通過多種炭纖維編織和增密方法可以獲得滿足不同性能和使用要求的材料,因此,在許多領域應用廣泛。但C/C復合材料在高于400X:的氧化環境中發生氧化,造成材料的損耗,極大地降低了材料的強度,使C/C復合材料很快喪失使用性能,甚至引發事故。所以,如何預防C/C復合材料的氧化是其成功使用的關鍵因素之一。
C/C復合材料的抗氧化研究主要采用2種方法:一是涂層抗氧化;二是基體抗氧化。涂層抗氧化法不改變C/C材料本身的機械、摩擦磨損、熱導等性能,具有更好的應用前景。
浸潰法作為一種工藝簡單、效果顯著的涂層方法,在C/C復合材料的抗氧化上具有較為廣泛的用途。但授潰法主要是溶液浸潰法,該方法雖然簡便,但通常存在浸潰后的涂層與C/C復合材料的熱膨脹系數相差較大,導致裂紋、孔洞等缺陷產生的缺點,極大地降低了涂層的致密性,使氧分子可以輕易穿透涂層到達C/C材料表面,與碳發生反應,最終引起材料失效。同時,浸潰法難以將多種不同成分有效溶解在一種溶液中,在溶液成分的調制上有較大的限制,故通常需要多次浸潰來填充裂紋,導致涂層厚度和涂層制備工藝步驟的增加,所以,必須改進這種方法。
溶膠-凝膠法是一種化學合成材料的新方法,具有成分混合均勻性好、成分可調性好等優基金目:篼校干教師基金資助項目(教技司43);國家博士點基金資助項目(教技發基宇80)通訊地址南省長沙市中南大學粉末冶金研究院點,在制備粉末、涂層、薄膜材料等方面有較多的應用。該方法可以將多種涂層成分的前驅體有效混合、溶解在一起,使涂層材料的成分具有較大的選擇調配性,并且針對C/C復合材料具體的性能和使用環境做出調整M,從而降低涂層缺陷,提高涂層致密性及其與C/C復合材料的適配性,減少浸潰次數。在此,作者結合航空發動機壓氣機密封環的研究,就溶液浸潰和溶膠浸潰2種方法對C/C復合材料抗氧化性能的影響進行探討,以期獲得較好的涂層方案。
1實驗1.1實驗材料選用波音757飛機剎車副用C/C復合材料,將其制備成15mmX 10mm的塊狀樣品,經600號砂紙打磨后,清洗烘干置于干燥罐內備用。選用化學純磷酸鹽,正硅酸四乙脂(TEOS),蒸餾水,酒精及其他少量化學試劑,分別按一定比例配制成具有相同磷酸鹽質童摩爾濃度的溶液和溶膠,密封靜置一段時間后使用。
1.2涂層樣品制備及抗氧化實驗將制備的C/C樣品預熱一段時間后迅速分別放進磷酸鹽溶液和溶膠中,4h后取出樣品放于干燥罐內晾干,然后,逐步加熱進行熱處理。取一部分浸磷酸鹽溶液樣品再浸潰1次磷酸鹽溶液或TEOS液,而浸潰溶膠的樣品也取出一部分繼續浸潰溶膠,在無氣泡逸出后取出晾干,熱處理后放人干燥罐內備用。
將馬弗爐預。熱至650X:后,放人經過不同處理工藝的C/C復合材料樣品,每隔5h取出稱重。共氧化50h,氧氣流量為2L/min,用分析天平測量樣品的氧化失重狀況。用X射線SEM等設備觀測涂層氧化前、后的成分,形貌變化。


