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炭/炭复合材料抗氧化涂层技术
发布时间: 2022/5/23 16:48:15
炭/炭复合材料抗氧化涂层技术
  由于基体改性技术防氧化效果十分有限,一般只能在1000度以下,而且保护时间不长,再者会因为基体中引入盐类或陶瓷、金属类颗粒使C/C复合材料力学性能和热学性能下降。因此,抗氧化涂层是C/C复合材料高温抗氧化防护的研究热点。图18给出了在设计和开发C/C复合材料抗氧化涂层时应注意的诸多影响因素。
  目前表面涂层技术发展较为迅速,但由于c/c复合材料的热膨胀系数很小,与涂层之间不可避免的热膨胀系数差异产生的裂纹为氧的扩散提供了通道,使得涂层在低温段无法实现对材料的有效保护。因此,c/c复合材料的抗氧化关键在于把易在高温下氧化的炭材料与氧化环境隔离开来,要有效地实现其隔离功能,抗氧化涂层体系必须满足一些基本要求:
  ①涂层系统必须能够有效地阻止氧的侵入,即要有一个低的氧气渗透率。在理想条件下,这种材料可在原位形成氧化物,同时为防止氧扩散通道的形成,必须尽量减少涂层中缺陷的数目,保证涂层材料的均匀性。
  ②涂层也要能够减少碳向外部的扩散,尤其对于含有氧化物的涂层,因为氧化物易被碳还原。
  ③涂层与基体之间及涂层中各层之间要有较高的黏结强度。这需要良好的润湿性能和选择正确的工艺途径。
  ④涂层与基体及涂层各层之间必须保证机械和化学相容性。在升、降温的过程中,相邻的涂层和基体之间以及涂层各层之间不能互相反应生成一些不需要的相,或发生高温分解和伴随着巨大体积变化的相变。
  ⑤涂层和基体及涂层各层之间的热膨胀系数要尽可能接近以避免产生较大的热应力而使涂层出现裂纹甚至剥落,图19为某些耐火物质的热膨胀系数。
  ⑥防止涂层挥发,涂层材料要具有低的蒸气压。
  ⑦考虑到涂层使用的实际环境和涂层的力学性能,涂层要尽可能承受一定的压力和冲击力。同时对不同环境下使用的c/c复合材料而言,涂层要具有良好的耐腐蚀性能,主要包括耐酸、碱、盐和耐潮湿性等。
 
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