文档介绍：碳碳复合材料抗氧化处理方法碳复合材料性能的研究摘要:以设计思路的发展演化喂线索结合国内外近年的研究报道,从选材的性能要求、组成、抗氧化机理、成功范例及制备工艺角度出发,特别选取了近年来在C/C复合材料研究,总结C/C复合材料在航空、航天以及军事领域的应用背景对高温抗氧化涂层的下一步发展趋势进行下一步指望。C/C复合材料的改性研究是今后发展的潜在方向,利用难熔金属碳化物及硼化物的熔点高、高温性能稳定、抗烧蚀性能优良等特点,提高C/C复合材料高温抗氧抗氧化烧蚀的理想基体改性材料。关键字:碳/碳复合材料;抗氧化涂层;基体改性 1、前言 C/C复合材料是目前广泛应用的先进复合材料之一,它由炭纤维和基体炭两部分组成,拥有许多极富吸引力的材料学性能,如高强高模性、高热稳定性、高导热导电能力、低密度、低热膨胀系数、耐烧蚀、耐腐蚀、摩擦系数稳定等特点;特别是它随温度升高依然保持其室温下力学性能的特性被大量用于航空、航天及民用工业领域,但C/C复合材料在有氧环境下表面比较差的抗氧化性,这使得其作为高温耐火材料的应用受到大幅度的限制。C/C复合材料强度随温度的升高不降反升的独特性能,使其作为高性能发动机热端部件和使用于高超声速飞行器热防护系统具有其它材料难以比拟的优势,就因为C/C复合材料存在一个致命的弱点,即在高温氧化性气氛下极易氧化。研究发现该材料在450℃氧化性气氛下以上就开始氧化并且氧化速率随着温度的升高迅速增加。若无抗氧化措施,在高温氧化环境中应用将会引起灾难性后果。目前,所采取的防止C/ C复合材料氧化方法主要包括涂层技术和基体改性技术。涂层技术尽管能够隔离含氧气氛和C/C复合材料,从理论上可以起到很好的防护效果,但涂层与C/C复合材料之间物理化学不相容的问题一直未能得到彻底解决,尤其对于高性能发动机热端部件和空天飞行器热防护系统服役过程中的超高温、强冲刷、高频振动、高低温瞬时热震等极端苛刻环境,涂层易发生开裂、剥落、烧蚀等失效。基体材料本身抑制氧化反应为前提,即在C/C改性技术是以料的抗氧化问题显得尤为重要。作为重复使用的热防护系统,最关键问题仍然是C/C复合材料的抗氧化问题是否得到很好的解决。而关于C/C复合材料的抗氧化性研究一直受到各国学者的关注,并做了很多成功的探索。参考文献[1]付钱刚,李贺军,沈学涛,李克智国内C/C复合材料基体改性研究进展中国材料进展XX,30(11):6-12 [2]李翠云,李辅安碳/碳复合材料的应用研究进展化工新型材料 XX,34(3):18-20 [3]杨海峰,王惠,冉新权C/C复合材料的高温抗氧化研究进展碳素技术XX,6;22-28 [4]黄剑锋,李贺军,熊信柏,李克智,付业伟,黄敏C/C复合材料高温抗氧化涂层研究进展新型碳材料 XX,20(4):375-379 C/C复合材料的制备及方法地点:山西大同大学炭研究所时间:——学****内容: 一、C/C复合材料简述 C/C复合材料是以碳纤维及其织物为增强材料,以碳为基体,通过加工处理和碳化处理制成的全碳质复合材料。优点:抗热冲击和抗热诱导能力极强,具有一定的化学惰性,高温形状稳定,升华温度高,烧蚀凹陷低,在高温条件下的强度和刚度可保持不变,抗辐射,易加工和制造,重量轻。缺点:非轴向力学性能差,破坏应变低,空洞含量高,纤维与基体结合差,抗氧化性能差,制造加工周期长,设计方法复杂。二、C/C复合材料的成型技术化学气相沉积法气相沉积法:将碳氢化合物,如甲烷、丙烷、液化天然气等通入预制体,并使其分解,析出的碳沉积在预制体中。技术关键:热分解的碳均匀沉积到预制体中。影响因素:预制体的性质、气源和载气、温度和压力都将影响过程的效率、沉积碳基体的性能及均匀性。工艺方法:温度梯度法温度梯度法工艺方法:将感应线圈和感应器的几何形状做得与预制体相同。接近感应器的预制体外表面是温度最高的区域,碳的沉积由此开始,向径向发展。温度梯度法的设备如下图: 三、预制体的制备碳纤维预制体是根据结构工况和形状要求,编织而成的具有大量空隙的织物。二维编织物:面内各向性能好,但层间和垂直面方向性能差;如制备的氧化石墨烯和石墨烯三维编织物:改善层间和垂直面方向性能;如热解炭四、C/C的基体的获得 C/C的基体材料主要有热解碳和浸渍碳两种。热解碳的前驱体:主要有甲烷、乙烷、丙烷、丙烯和乙烯以及低分子芳烃等;大同大学炭研究所使用的是液化天燃气。浸渍碳的前驱体:主要有沥青和树脂五、预制体和碳基体的复合碳纤维编织预制体是空虚的,需向内渗碳使其致密化,以实现预制体和碳基体的复合。渗碳方法:化学气相沉积法。基本要求:基体的先驱体与预制体的特性相一致,以确保得到高致密和高强度的C/C复合材料。化学气相沉积法制备工艺流程: 碳纤维预制体→通入C、H化合物气体→加热分解、沉积→C/C复合材料。六、碳碳复合材料的机