C/C复合材料表面ZrC(ZrC/SiC)涂层制备及耐磨性能研究

发布时间：2023-02-23 19:36

　　C/C复合材料是一种先进的复合材料,兼具碳材料优异的高温性能和复合材料良好的力学性能及可设计性,由于密度低,在高温下具有良好的摩擦磨损性能,作为制动材料广泛应用于航空航天领域及民用交通领域的刹车装置。而C/C复合材料在较为严苛的制动环境下由于摩擦界面温度较高,难以反复使用。涂层技术能有效改善材料的抗氧化及耐磨性能。ZrC是具有高硬度和高熔点的超高温陶瓷,具有更高的耐磨性,可减少C/C复合材料的磨损并保持高温下的摩擦系数。熔盐法以低熔点的盐为反应介质,具有反应温度低、效率高等优点,能够在较低温度下实现超高温陶瓷涂层的制备。本论文通过低温熔盐法在C/C复合材料表面制备了ZrC、ZrC/SiC涂层,研究了反应温度、反应时间等对涂层组成及形貌的影响,实现了在低温下对超高温陶瓷涂层的制备,并对不同涂层进行了摩擦磨损实验,研究了不同涂层的摩擦性能和磨损失效形式。研究发现:以NaCl-KCl为熔盐体系,采用熔盐法能够在1100¹400℃的温度范围内制备ZrC涂层。较低的反应温度和较短的保温时间,均不利于ZrC晶粒的长大和连续生长,而反应温度过高或反应时间过长会使ZrC晶粒过大引...

【文章页数】：59 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 C/C复合材料的发展及应用
    1.2 C/C复合材料在高温下的摩擦磨损行为
    1.3 提高C/C复合材料摩擦磨损性能的途径
        1.3.1 C/C复合材料的改性技术
        1.3.2 C/C复合材料的涂层技术
    1.4 ZrC概述及物理化学性质与应用
        1.4.1 ZrC概述
        1.4.2 ZrC的物理化学性质与应用
    1.5 ZrC涂层的制备方法
        1.5.1 化学气相沉积法
        1.5.2 包埋法
        1.5.3 反应熔渗法
        1.5.4 原位反应法
        1.5.5 等离子喷涂技术
    1.6 熔盐法简介
        1.6.1 熔盐法机理
        1.6.2 熔盐法特点及应用
        1.6.3 熔盐法研究现状
    1.7 论文的研究目的及内容
2 实验材料与实验方法
    2.1 实验原料及化学试剂
    2.2 实验设备
    2.3 表面涂层的制备
        2.3.1 原料的预处理
        2.3.2 ZrC涂层的制备
        2.3.3 ZrC/SiC复合涂层的制备
    2.4 测试与表征方法
        2.4.1 场发射扫描电子显微镜(FESEM)及能谱仪(EDS)
        2.4.2 X射线衍射分析(XRD)
        2.4.3 电子探针显微分析仪(EPMA)
        2.4.4 摩擦磨损性能测试
3 ZrC涂层的制备与物相、微观结构分析
    3.1 熔盐法制备ZrC涂层的反应原理
    3.2 ZrC涂层结构与性能分析
        3.2.1 涂层物相分析
        3.2.2 涂层表面及截面形貌分析
        3.2.3 ZrC涂层的摩擦磨损性能
    3.3 本章小结
4 复合涂层的制备与物相、微观结构分析
    4.1 复合材料表面石墨涂层的制备与分析
    4.2 SiC涂层的制备与分析
    4.3 ZrC/SiC复合涂层的制备与分析
        4.3.1 反应温度对ZrC/SiC复合涂层微观结构的影响
        4.3.2 反应温度对ZrC/SiC复合涂层摩擦磨损性能的影响
        4.3.3 反应时间对ZrC/SiC复合涂层微观结构的影响
        4.3.4 反应时间对ZrC/SiC复合涂层摩擦磨损性能的影响
    4.4 本章小结
结论
参考文献
致谢



本文编号：3748618