Si-Zr二元系合金反应熔渗改性C/C复合材料及其性能研究
发布时间：2021-01-04 09:40
C/C复合材料具有低密度、高比强度等优异性能,然而,其制备周期长、成本高,高温下易氧化、烧蚀,大大限制了C/C复合材料的广泛应用。耐高温陶瓷改性是提高C/C复合材料抗氧化耐烧蚀性能的有效途径,采用反应熔渗法对C/C复合材料进行耐高温陶瓷改性,不但可通过原位反应实现耐高温陶瓷改性提高其抗氧化耐烧蚀性能,还能有效缩短C/C复合材料的制备周期、降低生产成本,具有十分广阔的应用前景。反应熔渗法是高温下将金属熔体（硅或锆等）在毛细管力作用下渗入多孔C/C复合材料预制体的孔隙,使其与预制体内部的热解炭反应生成耐高温陶瓷相,包括金属熔体的渗入和渗入的金属熔体与热解炭反应两个过程。纯硅或锆反应熔渗温度高,工艺较难控制;反应熔渗制备的改性C/C复合材料往往含有一定量的残余金属,对复合材料的高温服役性能不利。本文以Si-Zr二元系为基础,选择Si-Zr10和Zr-Si8.8共晶合金为熔渗剂,相比纯硅和纯锆而言,Si-Zr系二元合金熔点较低,可降低熔渗工艺温度;采用其反应熔渗制备改性C/C复合材料可将游离残余金属转化为高熔点的硅和锆化合物,在降低反应熔渗温度的同时可实现硅锆化合物复合改性,有望进一步提高反应...
【文章来源】：国防科技大学湖南省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：203 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
C/C-SiC复合材料鼻锥Fig.1.1C/C-SiCcompositenose
学等单位也在积极开展 C/C-SiC 复合材用化学气相渗透和浸渍裂解气/液相混合0℃抗氧化用SiC 陶瓷基体改性 C/C 复合备的燃烧室已成功通过冲压发动机多次学采用反应熔渗法制备了 C/C-SiC 摩擦备工艺和材料的摩擦磨损性能[29-32]。图 1.1 C/C-SiC 复合材料鼻锥Fig. 1.1 C/C-SiC composite nose
性能[33]。美国 Ultramet 公司已成功采用反应熔渗工艺研制rC 复合材料喷管并进行了热试车考核（图 1.3）[34]，C/Z的抗氧化耐烧蚀性能。 ZrC 改性 C/C 复合材料方面也开展了大量工作。崔红、ZrB2掺杂改性 C/C 复合材料制备了超燃冲压发动机燃烧室a 6，302s 和 90s 两次试验考核，实验后各构件内表面结构于 1.0 mm。西北工业大学在液相浸渍、固化、烧结法制备材料方面开展了大量工作[35,36]。炭化物含量以浸渍含金属，ZrC 改性 C/C 复合材料烧蚀率较同结构 C/C 复合材料大近年来也在积极开展 ZrC 改性 C/C 复合材料的研究，在 、低成本反应熔渗法改性技术方面做了较多的工作，采用熔渗成功制备了 C/C-ZrC 复合材料并对其性能进行了考核年来在 ZrC 改性 C/C 复合材料方面也开展了较多工作，其及其合金熔体反应熔渗工艺制备了 C/C-ZrC 复合材料，研观组织结构和抗氧化耐烧蚀性能[39-41]。
【参考文献】：
期刊论文
[1]Microstructure and Mechanical Properties of C/C-ZrC-SiC Composites Fabricated by Reactive Melt Infiltration with Zr,Si Mixed Powders[J]. Xin Yang,Zhean Su,Qizhong Huang,Xiao Fang,Liyuan Chai. Journal of Materials Science & Technology. 2013(08)
[2]反应熔渗法制备C/C-ZrC复合材料的微观结构及烧蚀性能[J]. 但奇善,孙威,熊翔,王子璇,吴雯倩. 粉末冶金材料科学与工程. 2013(03)
[3]国内C/C复合材料基体改性研究进展[J]. 付前刚,李贺军,沈学涛,李克智. 中国材料进展. 2011(11)
[4]C/C-ZrC复合材料高温氧乙炔焰烧蚀性能及机理研究[J]. 杨鑫,苏哲安,黄启忠,陈建勋. 中国材料进展. 2011(11)
[5]掺杂改性C/C复合材料研究进展[J]. 崔红,闫联生,刘勇琼,张强,孟祥利. 中国材料进展. 2011(11)
[6]整体抗氧化C/C-ZrC-SiC复合材料的超高温烧蚀性能研究[J]. 武海棠,魏玺,于守泉,张伟刚. 无机材料学报. 2011(08)
[7]预制体中添加碳化钨的C/C复合材料结构与烧蚀性能[J]. 尹健,张红波,左劲旅. 固体火箭技术. 2011(03)
[8]ZrB2改性C/C复合材料微观结构及烧蚀性能的研究（英文）[J]. 孙慧慧,李贺军,沈学涛,曹高翔,强新发,任晓斌,付前刚. 无机材料学报. 2011(06)
[9]Oxidation behavior of CVI,MSI and CVI+MSI C/SiC composites[J]. 闫志巧,陈峰,熊翔,肖鹏,张红波,黄伯云. Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2010(04)
[10]烧蚀产物ZrO2对ZrC改性C/C复合材料烧蚀的影响[J]. 沈学涛,李克智,李贺军,兰逢涛,冯涛. 无机材料学报. 2009(05)
博士论文
[1]C/ZrC复合材料的低温熔渗反应制备及性能研究[D]. 祝玉林.国防科学技术大学 2014
[2]Mg-Al合金熔体在三种常用增强体陶瓷基板上的润湿[D]. 时来鑫.吉林大学 2013
[3]耐超高温陶瓷先驱体及其复合材料的制备和性能研究[D]. 赵丹.国防科学技术大学 2011
硕士论文
[1]铪基合金低温熔渗碳材料机理研究[D]. 杨振寰.国防科学技术大学 2014
[2]反应熔渗法制备Cf/（HfC+MC）复合材料机理及其性能研究[D]. 张鹏.国防科学技术大学 2011
[3]先驱体转化C/SiC复合材料本征及服役性能研究[D]. 张笔峰.国防科学技术大学 2010
[4]利用溶胶—凝胶法制备耐烧蚀C/C复合材料的研究[D]. 李国明.北京化工大学 2010
[5]锆掺杂C/C复合材料的制备及微观结构研究[D]. 石岳.北京化工大学 2010
[6]C/C-ZrB2（ZrC、TaC）超高温陶瓷基复合材料制备工艺及性能研究[D]. 杨国威.国防科学技术大学 2008
[7]化学液相浸渗法制备C/C-TaC复合材料及其烧蚀性能研究[D]. 相华.西北工业大学 2006
[8]炭纤维及其炭/炭复合材料的氧化特性研究[D]. 周蔚虹.湖南大学 2004
[9]RMI法制备C/C-SiC复合材料及其性能的研究[D]. 王林山.中南大学 2003
本文编号：2956555
【文章来源】：国防科技大学湖南省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：203 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
C/C-SiC复合材料鼻锥Fig.1.1C/C-SiCcompositenose
学等单位也在积极开展 C/C-SiC 复合材用化学气相渗透和浸渍裂解气/液相混合0℃抗氧化用SiC 陶瓷基体改性 C/C 复合备的燃烧室已成功通过冲压发动机多次学采用反应熔渗法制备了 C/C-SiC 摩擦备工艺和材料的摩擦磨损性能[29-32]。图 1.1 C/C-SiC 复合材料鼻锥Fig. 1.1 C/C-SiC composite nose
性能[33]。美国 Ultramet 公司已成功采用反应熔渗工艺研制rC 复合材料喷管并进行了热试车考核（图 1.3）[34]，C/Z的抗氧化耐烧蚀性能。 ZrC 改性 C/C 复合材料方面也开展了大量工作。崔红、ZrB2掺杂改性 C/C 复合材料制备了超燃冲压发动机燃烧室a 6，302s 和 90s 两次试验考核，实验后各构件内表面结构于 1.0 mm。西北工业大学在液相浸渍、固化、烧结法制备材料方面开展了大量工作[35,36]。炭化物含量以浸渍含金属，ZrC 改性 C/C 复合材料烧蚀率较同结构 C/C 复合材料大近年来也在积极开展 ZrC 改性 C/C 复合材料的研究，在 、低成本反应熔渗法改性技术方面做了较多的工作，采用熔渗成功制备了 C/C-ZrC 复合材料并对其性能进行了考核年来在 ZrC 改性 C/C 复合材料方面也开展了较多工作，其及其合金熔体反应熔渗工艺制备了 C/C-ZrC 复合材料，研观组织结构和抗氧化耐烧蚀性能[39-41]。
【参考文献】：
期刊论文
[1]Microstructure and Mechanical Properties of C/C-ZrC-SiC Composites Fabricated by Reactive Melt Infiltration with Zr,Si Mixed Powders[J]. Xin Yang,Zhean Su,Qizhong Huang,Xiao Fang,Liyuan Chai. Journal of Materials Science & Technology. 2013(08)
[2]反应熔渗法制备C/C-ZrC复合材料的微观结构及烧蚀性能[J]. 但奇善,孙威,熊翔,王子璇,吴雯倩. 粉末冶金材料科学与工程. 2013(03)
[3]国内C/C复合材料基体改性研究进展[J]. 付前刚,李贺军,沈学涛,李克智. 中国材料进展. 2011(11)
[4]C/C-ZrC复合材料高温氧乙炔焰烧蚀性能及机理研究[J]. 杨鑫,苏哲安,黄启忠,陈建勋. 中国材料进展. 2011(11)
[5]掺杂改性C/C复合材料研究进展[J]. 崔红,闫联生,刘勇琼,张强,孟祥利. 中国材料进展. 2011(11)
[6]整体抗氧化C/C-ZrC-SiC复合材料的超高温烧蚀性能研究[J]. 武海棠,魏玺,于守泉,张伟刚. 无机材料学报. 2011(08)
[7]预制体中添加碳化钨的C/C复合材料结构与烧蚀性能[J]. 尹健,张红波,左劲旅. 固体火箭技术. 2011(03)
[8]ZrB2改性C/C复合材料微观结构及烧蚀性能的研究（英文）[J]. 孙慧慧,李贺军,沈学涛,曹高翔,强新发,任晓斌,付前刚. 无机材料学报. 2011(06)
[9]Oxidation behavior of CVI,MSI and CVI+MSI C/SiC composites[J]. 闫志巧,陈峰,熊翔,肖鹏,张红波,黄伯云. Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2010(04)
[10]烧蚀产物ZrO2对ZrC改性C/C复合材料烧蚀的影响[J]. 沈学涛,李克智,李贺军,兰逢涛,冯涛. 无机材料学报. 2009(05)
博士论文
[1]C/ZrC复合材料的低温熔渗反应制备及性能研究[D]. 祝玉林.国防科学技术大学 2014
[2]Mg-Al合金熔体在三种常用增强体陶瓷基板上的润湿[D]. 时来鑫.吉林大学 2013
[3]耐超高温陶瓷先驱体及其复合材料的制备和性能研究[D]. 赵丹.国防科学技术大学 2011
硕士论文
[1]铪基合金低温熔渗碳材料机理研究[D]. 杨振寰.国防科学技术大学 2014
[2]反应熔渗法制备Cf/（HfC+MC）复合材料机理及其性能研究[D]. 张鹏.国防科学技术大学 2011
[3]先驱体转化C/SiC复合材料本征及服役性能研究[D]. 张笔峰.国防科学技术大学 2010
[4]利用溶胶—凝胶法制备耐烧蚀C/C复合材料的研究[D]. 李国明.北京化工大学 2010
[5]锆掺杂C/C复合材料的制备及微观结构研究[D]. 石岳.北京化工大学 2010
[6]C/C-ZrB2（ZrC、TaC）超高温陶瓷基复合材料制备工艺及性能研究[D]. 杨国威.国防科学技术大学 2008
[7]化学液相浸渗法制备C/C-TaC复合材料及其烧蚀性能研究[D]. 相华.西北工业大学 2006
[8]炭纤维及其炭/炭复合材料的氧化特性研究[D]. 周蔚虹.湖南大学 2004
[9]RMI法制备C/C-SiC复合材料及其性能的研究[D]. 王林山.中南大学 2003
本文编号：2956555
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