溶胶-凝胶法制备碳/碳复合材料抗氧化涂层的研究
发布时间：2021-11-25 14:42
C/C复合材料是由碳纤维作为增强相的碳基体复合材料,具有高强高模、密度低、耐摩擦、耐烧蚀等诸多优异性能。但研究发现,当温度超过370℃时,C/C复合材料开始氧化;当温度超过500℃时,氧化速度会加快,高温氧化性环境下较差的抗氧化性能极大限制了 C/C复合材料的应用。在众多改善与提高C/C复合材料抗氧化性能的方法中,涂层法是R前公认的最为有效的抗氧化手段。溶胶-凝胶法因其操作简捷、成本低、可以大面积制备涂层的优点而/广泛应用于制备C/C复合材料抗氧化涂层。本文采用溶胶-凝胶法分别制备出ZrO2涂层、ZrO2-SiO2涂层、ZrO2-SiO2-SiC 复合涂层,通过 SEM、XRD、FT-IR、DSC-TG 等对相应的溶胶-凝胶、抗氧化涂层的结构与性能进行测试和表征。同时与溶胶-凝胶法相对比,本文还采用包埋与溶胶-凝胶两步法,制备出ZrO2-SiO2-SiC抗氧化涂层,比较由不同方法制备的抗氧化涂层的性能差异。实验发现,通过溶胶-凝胶法制备Sic涂层,溶胶浓度对涂层影响很大,所制得的涂层厚度约为10nm,较为均匀地覆盖在C/C复合材料表面,将C/C复合材料初始氧化温度提高了约180℃,但表...
【文章来源】：北京化工大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：99 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－４等离子喷枪结构与喷涂原理图??Ｆｉｇ．?１－４?Ｐｌａｓｍａ?ｓｐｒａｙｉｎｇ?ｇｕｎ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ａｎｄ?ｓｐｒａｙｉｎｇ?ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ??
采用溶胶－凝胶法以及包埋法在Ｃ／Ｃ复合材料表面制备多种高温抗氧化涂??层，着重研究不同抗氧化涂层体系的抗氧化机理以及对Ｃ／Ｃ复合材料抗氧化性能的影??响，实验流程如图２－１所示：??辭衫惡誦甲酸昆合溶胶??－■??，——－－－－－—?－?－ｍ－ｎｍ－■们ｍｍ■—ｉ?．－ｒ－－－－－：???：：??ｆ?Ｚｒ〇ａＳＨ：０为前限体：?｜?ＴＩＯＳ为体?Ｉ?ＭＴＥＳ为ＳＭ体?｜??２？ｔ祕?水解?刊??ＺｒＯ、洛胶?ＳｉＯ：潘胶?Ａ?ｒｒ?Ｅ?Ｓ?５容胶??，趣遍＂??充分競丨??：：：：：：??性議辟紐??１７??
Ｃ／Ｃ复合材料高温抗氧化涂层在设计制备之初，需要考虑多种影响因素，如Ｃ／Ｃ??复合材料基体与抗氧化涂层组分的热膨胀系数匹配性、物理化学相容性等。因此根据??抗氧化涂层的不同作用，可以将涂层从内到外分为：过渡层、氧阻挡层。如图２－２所??不。??鉍＆丨档层??、??１??Ｉ??ｊ?ｉｉ??体糸卜．祕「??Ｉ?；?１??．．．．．．?，?．．．??图２－２?Ｃ／Ｃ复合材料抗氧化涂层体系??Ｆｉｇ．２－２?Ａｎｔｉ－ｏｘｉｄａｔｉｏｎ?ｃｏａｔｉｎｇ?ｓｙｓｔｅｍ?ｏｆ?Ｃ／Ｃ?ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ??（１）
【参考文献】：
期刊论文
[1]磁控溅射法制备碳/碳复合材料SiC/MoSi2-ZrB2涂层的结构及抗氧化性能研究（英文）[J]. 杨艳姣,代明江,韦春贝,侯惠君,林松盛. 稀有金属材料与工程. 2017(12)
[2]炭/炭复合材料表面SiC/ZrSiO4-SiO2复合涂层的氧化行为（英文）[J]. 李杨,肖鹏,李专,罗威,周伟. Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2017(02)
[3]C/C复合材料表面无催化剂CVD制备SiC纳米线的结构表征（英文）[J]. 葛毅成,刘云启,武帅,吴皇,毛佩林,易茂中. Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2015(10)
[4]密度梯度变化预制体对C/C复合材料结构和力学性能的影响[J]. 卢雪峰,张洁,钱坤,曹海建,俞科静,孙洁. 化工新型材料. 2015(08)
[5]C/C复合材料SiC-SiO2/ZrO2-SiC复合抗氧化涂层[J]. 姜林,迟伟东,刘辉,刘禺,于建民. 炭素技术. 2014(05)
[6]溶胶-凝胶法ZrO2涂层莫来石短纤维的制备与表征[J]. 赵英娜,任江,陈博,白慧文,郝哲. 中国陶瓷. 2014(07)
[7]Mullite Oxidation Resistant Coating for SiC-coated Carbon/Carbon Composites by Supersonic Plasma Spraying[J]. Chao Ma,Hejun Li,Heng Wu,Qiangang Fu,Can Sun,Xiaohong Shi,Yulei Zhang,Zhengzhong Zhang,Jun Tao,Zhihai Han. Journal of Materials Science & Technology. 2013(01)
[8]铝溶胶的制备及稳定性[J]. 詹刚,陈巧巧,石月,鲁冕,李建生,黄志良,池汝安. 武汉工程大学学报. 2012(09)
[9]溶胶-凝胶法制备Zr-C/C复合材料及其烧蚀性能[J]. 李国明,刘辉,迟伟东,沈曾民. 宇航材料工艺. 2010(05)
[10]pH值对溶胶-凝胶法制备莫来石纳米粉体微观形貌的影响（英文）[J]. 吴疆,林红,李建保,李俊峰. 无机材料学报. 2009(05)
博士论文
[1]SiC晶须增韧硅化物及SiC/玻璃高温防氧化涂层的研究[D]. 付前刚.西北工业大学 2007
[2]热解炭微观结构对C/C复合材料性能影响的研究[D]. 廖寄乔.中南大学 2003
硕士论文
[1]化学气相沉积制备炭/炭复合材料防氧化涂层[D]. 王标.西北工业大学 2007
本文编号：3518346
【文章来源】：北京化工大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：99 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－４等离子喷枪结构与喷涂原理图??Ｆｉｇ．?１－４?Ｐｌａｓｍａ?ｓｐｒａｙｉｎｇ?ｇｕｎ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ａｎｄ?ｓｐｒａｙｉｎｇ?ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ??
采用溶胶－凝胶法以及包埋法在Ｃ／Ｃ复合材料表面制备多种高温抗氧化涂??层，着重研究不同抗氧化涂层体系的抗氧化机理以及对Ｃ／Ｃ复合材料抗氧化性能的影??响，实验流程如图２－１所示：??辭衫惡誦甲酸昆合溶胶??－■??，——－－－－－—?－?－ｍ－ｎｍ－■们ｍｍ■—ｉ?．－ｒ－－－－－：???：：??ｆ?Ｚｒ〇ａＳＨ：０为前限体：?｜?ＴＩＯＳ为体?Ｉ?ＭＴＥＳ为ＳＭ体?｜??２？ｔ祕?水解?刊??ＺｒＯ、洛胶?ＳｉＯ：潘胶?Ａ?ｒｒ?Ｅ?Ｓ?５容胶??，趣遍＂??充分競丨??：：：：：：??性議辟紐??１７??
Ｃ／Ｃ复合材料高温抗氧化涂层在设计制备之初，需要考虑多种影响因素，如Ｃ／Ｃ??复合材料基体与抗氧化涂层组分的热膨胀系数匹配性、物理化学相容性等。因此根据??抗氧化涂层的不同作用，可以将涂层从内到外分为：过渡层、氧阻挡层。如图２－２所??不。??鉍＆丨档层??、??１??Ｉ??ｊ?ｉｉ??体糸卜．祕「??Ｉ?；?１??．．．．．．?，?．．．??图２－２?Ｃ／Ｃ复合材料抗氧化涂层体系??Ｆｉｇ．２－２?Ａｎｔｉ－ｏｘｉｄａｔｉｏｎ?ｃｏａｔｉｎｇ?ｓｙｓｔｅｍ?ｏｆ?Ｃ／Ｃ?ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ??（１）
【参考文献】：
期刊论文
[1]磁控溅射法制备碳/碳复合材料SiC/MoSi2-ZrB2涂层的结构及抗氧化性能研究（英文）[J]. 杨艳姣,代明江,韦春贝,侯惠君,林松盛. 稀有金属材料与工程. 2017(12)
[2]炭/炭复合材料表面SiC/ZrSiO4-SiO2复合涂层的氧化行为（英文）[J]. 李杨,肖鹏,李专,罗威,周伟. Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2017(02)
[3]C/C复合材料表面无催化剂CVD制备SiC纳米线的结构表征（英文）[J]. 葛毅成,刘云启,武帅,吴皇,毛佩林,易茂中. Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2015(10)
[4]密度梯度变化预制体对C/C复合材料结构和力学性能的影响[J]. 卢雪峰,张洁,钱坤,曹海建,俞科静,孙洁. 化工新型材料. 2015(08)
[5]C/C复合材料SiC-SiO2/ZrO2-SiC复合抗氧化涂层[J]. 姜林,迟伟东,刘辉,刘禺,于建民. 炭素技术. 2014(05)
[6]溶胶-凝胶法ZrO2涂层莫来石短纤维的制备与表征[J]. 赵英娜,任江,陈博,白慧文,郝哲. 中国陶瓷. 2014(07)
[7]Mullite Oxidation Resistant Coating for SiC-coated Carbon/Carbon Composites by Supersonic Plasma Spraying[J]. Chao Ma,Hejun Li,Heng Wu,Qiangang Fu,Can Sun,Xiaohong Shi,Yulei Zhang,Zhengzhong Zhang,Jun Tao,Zhihai Han. Journal of Materials Science & Technology. 2013(01)
[8]铝溶胶的制备及稳定性[J]. 詹刚,陈巧巧,石月,鲁冕,李建生,黄志良,池汝安. 武汉工程大学学报. 2012(09)
[9]溶胶-凝胶法制备Zr-C/C复合材料及其烧蚀性能[J]. 李国明,刘辉,迟伟东,沈曾民. 宇航材料工艺. 2010(05)
[10]pH值对溶胶-凝胶法制备莫来石纳米粉体微观形貌的影响（英文）[J]. 吴疆,林红,李建保,李俊峰. 无机材料学报. 2009(05)
博士论文
[1]SiC晶须增韧硅化物及SiC/玻璃高温防氧化涂层的研究[D]. 付前刚.西北工业大学 2007
[2]热解炭微观结构对C/C复合材料性能影响的研究[D]. 廖寄乔.中南大学 2003
硕士论文
[1]化学气相沉积制备炭/炭复合材料防氧化涂层[D]. 王标.西北工业大学 2007
本文编号：3518346
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