碳/碳復合材料莫來石晶須增韌莫來石抗氧化涂層的制備與性能研究
發(fā)布時間:2021-02-08 20:20
C/C復合材料具有許多優(yōu)異的性能。諸如比重低、熱膨脹系數(shù)低、熱導率高、高輕度、高模量。而最讓人感到驚喜的是,隨著溫度的升高,它的力學性能不僅沒有降低,反而有一定程度的提升。所以在航空航天、核工業(yè)甚至生物醫(yī)用等領域我們都可以看到C/C復合材料的影子。然而,在空氣中超過643 K使得C/C復合材料被氧化。而每失重2%-5%,對應的力學性能會下降40%-50%。這必然會大大限制其在高溫領域的應用范圍。本論文是采用防氧化涂層的辦法來解決這一難題。本研究采用脈沖電弧放電沉積法(pulse arc discharge deposition,簡稱PADD),在預先用包埋法制備的SiC-C/C試樣的基礎上制備了莫來石涂層及莫來石晶須增韌莫來石涂層。探討了脈沖電壓、脈沖頻率、顆粒粒徑等工藝因素以及莫來石晶須的含量對于單一莫來石涂層及莫來石晶須增韌莫來石涂層試樣結構及其抗氧化性能的影響。通過XRD、SEM、EDS等表征手段。來分析、測試涂層試樣的組成、表面顯微結構和斷面顯微結構及元素分析含量。其結論如下:采用脈沖電弧放電沉積法制備莫來石涂層的最佳條件為:脈沖電壓為400 V,脈沖頻率為2000 Hz,碘單...
【文章來源】:陜西科技大學陜西省
【文章頁數(shù)】:92 頁
【學位級別】:碩士
【文章目錄】:
摘要
ABSTRACT
1 引言
1.1 C/C復合材料防氧化簡介
1.1.1 C/C復合材料的基體改性技術
1.1.2 C/C復合材料的防氧化涂層技術
1.2 C/C復合材料防氧化涂層制備方法
1.2.1 包埋法
1.2.2 等離子噴涂法
1.2.3 料漿法
1.2.4 氣相沉積法
1.2.5 脈沖電弧放電法
1.2.6 其他方法
1.3 C/C復合材料防氧化涂層體系
1.3.1 玻璃涂層
1.3.2 高溫合金金屬涂層
1.3.3 高溫陶瓷涂層
1.3.4 復合涂層
1.4 莫來石在C/C復合材料防氧化涂層領域的應用
1.5 C/C復合材料抗氧化防護涂層存在的問題及展望
1.6 本論文的研究內(nèi)容及創(chuàng)新點
2 實驗
2.1 實驗試劑和實驗儀器
2.1.1 實驗所用的化學試劑和藥品
2.1.2 實驗儀器設備
2.2 實驗原料的制備
2.2.1 莫來石粉料的準備
2.2.2 莫來石晶須的準備
2.3 SiC內(nèi)涂層的準備
2.4 外涂層的制備工藝流程
2.4.1 脈沖電弧放電沉積法的簡介及原理
2.4.2 脈沖電弧放電沉積法的工藝流程
2.4.3 熱浸漬法的簡介及原理
2.4.4 熱浸漬法的工藝流程
2.5 試樣的表征和測試
2.5.1 物相分析(X-Ray)
2.5.2 涂層試樣的微區(qū)成分元素種類含量分析及顯微結構分析
2.5.3 防氧化測試
3 脈沖電弧放電法制備莫來石晶須增韌莫來石涂層的研究
3.1 脈沖電弧放電法制備莫來石涂層的研究
3.1.1 脈沖電壓對于莫來石涂層結構及性能的影響
3.1.2 脈沖頻率對于莫來石涂層結構及性能的影響
3.1.3 莫來石顆粒粒徑對于莫來石涂層結構及性能的影響
3.1.4 莫來石涂層沉積動力學的研究
3.2 脈沖電弧放電法制備莫來石晶須增韌莫來石涂層的研究
3.2.1 莫來石晶須增韌莫來石涂層的制備
3.2.2 莫來石晶須增韌莫來石涂層的微觀結構
3.2.3 莫來石晶須增韌莫來石涂層的氧化防護性能
3.3 本章小結
4 熱浸漬法制備莫來石晶須增韌莫來石涂層的研究
4.1 熱浸漬法制備莫來石涂層的研究
4.1.1 料漿濃度對于莫來石涂層結構及性能的影響
4.1.2 熱處理溫度對于莫來石涂層結構及性能的影響
4.1.3 最佳工藝下制備的莫來石涂層顯微結構及抗氧化性能分析
4.2 熔鹽法結合原位法制備莫來石晶須增韌莫來石涂層
4.2.1 復合涂層試樣制備的工藝流程
4.2.2 復合涂層試樣的表征及性能測試
4.3 本章小結
5 結論
致謝
參考文獻
攻讀學位期間發(fā)表的學術論文
【參考文獻】:
期刊論文
[1]NiAl改性C/C復合材料的組織、力學性能和氧化行為(英文)[J]. 方華嬋,肖鵬,熊翔,於廣軍. Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2016(01)
[2]耐燒蝕超高溫陶瓷改性C/C復合材料的研究進展[J]. 李軍,楊鑫,劉紅衛(wèi),黃啟忠,蘇哲安. 中國有色金屬學報. 2015(07)
[3]抗燒蝕C/C復合材料研究進展[J]. 付前剛,張佳平,李賀軍. 新型炭材料. 2015(02)
[4]氧化鈷摻雜雙相凝膠中莫來石各向異性生長機理(英文)[J]. 張錦化,柯昌明,吳紅丹,張素新,于吉順. 稀有金屬材料與工程. 2015(02)
[5]前驅(qū)體浸漬熱解法制備C/C-SiC-ZrB2復合材料及其抗氧化性能研究[J]. 朱傳佳,董志軍,張賢,劉樹仙,李軒科. 中國陶瓷. 2015(01)
[6]決定淬火工件表面冷卻速度的兩個新因素[J]. 張克儉. 熱處理. 2014(06)
[7]襯底溫度對C/C復合材料表面超聲感應加熱法制備CaHPO4涂層的影響(英文)[J]. 熊信柏,褚岑岑,曾燮榕,鄒繼兆. 稀有金屬材料與工程. 2014(07)
[8]TiO2對固相反應制備莫來石陶瓷性能影響[J]. 齊大彬,羅旭東,謝志鵬. 人工晶體學報. 2014(05)
[9]復合料漿熱壓濾法制備空間網(wǎng)絡復合涂層及其高溫氧化行為[J]. 張鯤,胡琪,趙君文,戴光澤,鄭學斌,何業(yè)東. 材料熱處理學報. 2014(04)
[10]C/C復合材料的高溫抗氧化防護研究進展[J]. 楊鑫,黃啟忠,蘇哲安,常新. 宇航材料工藝. 2014(01)
博士論文
[1]等離子噴涂ZrB2/SiC涂層微結構控制與抗燒蝕性能表征[D]. 柳彥博.北京理工大學 2015
碩士論文
[1]真空霧化制備CoCrAlTaY高溫合金粉末及其涂層抗氧化性能[D]. 董陽陽.昆明理工大學 2015
[2]C/C復合材料表面ZrB2-MoSi2涂層的制備與抗高溫氧化性能[D]. 毛金元.華南理工大學 2015
[3]等離子熔敷MoSi2+TiC增強耐磨抗高溫氧化復合材料涂層組織及性能研究[D]. 張龍華.北京交通大學 2015
[4]碳纖維增強陶瓷基復合材料抗氧化涂層制備與性能研究[D]. 郭東龍.哈爾濱工業(yè)大學 2014
[5]C/C復合材料高溫抗氧化涂層的制備和性能研究[D]. 熊漫漫.哈爾濱工業(yè)大學 2014
[6]MoSi2基耐高溫涂層的制備及性能研究[D]. 韓超.哈爾濱工業(yè)大學 2014
[7]NiAl改性C/C復合材料的制備與性能研究[D]. 於廣軍.中南大學 2014
[8]川西微晶白云母低溫制備莫來石晶須的研究[D]. 李本韓.成都理工大學 2013
本文編號:3024479
【文章來源】:陜西科技大學陜西省
【文章頁數(shù)】:92 頁
【學位級別】:碩士
【文章目錄】:
摘要
ABSTRACT
1 引言
1.1 C/C復合材料防氧化簡介
1.1.1 C/C復合材料的基體改性技術
1.1.2 C/C復合材料的防氧化涂層技術
1.2 C/C復合材料防氧化涂層制備方法
1.2.1 包埋法
1.2.2 等離子噴涂法
1.2.3 料漿法
1.2.4 氣相沉積法
1.2.5 脈沖電弧放電法
1.2.6 其他方法
1.3 C/C復合材料防氧化涂層體系
1.3.1 玻璃涂層
1.3.2 高溫合金金屬涂層
1.3.3 高溫陶瓷涂層
1.3.4 復合涂層
1.4 莫來石在C/C復合材料防氧化涂層領域的應用
1.5 C/C復合材料抗氧化防護涂層存在的問題及展望
1.6 本論文的研究內(nèi)容及創(chuàng)新點
2 實驗
2.1 實驗試劑和實驗儀器
2.1.1 實驗所用的化學試劑和藥品
2.1.2 實驗儀器設備
2.2 實驗原料的制備
2.2.1 莫來石粉料的準備
2.2.2 莫來石晶須的準備
2.3 SiC內(nèi)涂層的準備
2.4 外涂層的制備工藝流程
2.4.1 脈沖電弧放電沉積法的簡介及原理
2.4.2 脈沖電弧放電沉積法的工藝流程
2.4.3 熱浸漬法的簡介及原理
2.4.4 熱浸漬法的工藝流程
2.5 試樣的表征和測試
2.5.1 物相分析(X-Ray)
2.5.2 涂層試樣的微區(qū)成分元素種類含量分析及顯微結構分析
2.5.3 防氧化測試
3 脈沖電弧放電法制備莫來石晶須增韌莫來石涂層的研究
3.1 脈沖電弧放電法制備莫來石涂層的研究
3.1.1 脈沖電壓對于莫來石涂層結構及性能的影響
3.1.2 脈沖頻率對于莫來石涂層結構及性能的影響
3.1.3 莫來石顆粒粒徑對于莫來石涂層結構及性能的影響
3.1.4 莫來石涂層沉積動力學的研究
3.2 脈沖電弧放電法制備莫來石晶須增韌莫來石涂層的研究
3.2.1 莫來石晶須增韌莫來石涂層的制備
3.2.2 莫來石晶須增韌莫來石涂層的微觀結構
3.2.3 莫來石晶須增韌莫來石涂層的氧化防護性能
3.3 本章小結
4 熱浸漬法制備莫來石晶須增韌莫來石涂層的研究
4.1 熱浸漬法制備莫來石涂層的研究
4.1.1 料漿濃度對于莫來石涂層結構及性能的影響
4.1.2 熱處理溫度對于莫來石涂層結構及性能的影響
4.1.3 最佳工藝下制備的莫來石涂層顯微結構及抗氧化性能分析
4.2 熔鹽法結合原位法制備莫來石晶須增韌莫來石涂層
4.2.1 復合涂層試樣制備的工藝流程
4.2.2 復合涂層試樣的表征及性能測試
4.3 本章小結
5 結論
致謝
參考文獻
攻讀學位期間發(fā)表的學術論文
【參考文獻】:
期刊論文
[1]NiAl改性C/C復合材料的組織、力學性能和氧化行為(英文)[J]. 方華嬋,肖鵬,熊翔,於廣軍. Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2016(01)
[2]耐燒蝕超高溫陶瓷改性C/C復合材料的研究進展[J]. 李軍,楊鑫,劉紅衛(wèi),黃啟忠,蘇哲安. 中國有色金屬學報. 2015(07)
[3]抗燒蝕C/C復合材料研究進展[J]. 付前剛,張佳平,李賀軍. 新型炭材料. 2015(02)
[4]氧化鈷摻雜雙相凝膠中莫來石各向異性生長機理(英文)[J]. 張錦化,柯昌明,吳紅丹,張素新,于吉順. 稀有金屬材料與工程. 2015(02)
[5]前驅(qū)體浸漬熱解法制備C/C-SiC-ZrB2復合材料及其抗氧化性能研究[J]. 朱傳佳,董志軍,張賢,劉樹仙,李軒科. 中國陶瓷. 2015(01)
[6]決定淬火工件表面冷卻速度的兩個新因素[J]. 張克儉. 熱處理. 2014(06)
[7]襯底溫度對C/C復合材料表面超聲感應加熱法制備CaHPO4涂層的影響(英文)[J]. 熊信柏,褚岑岑,曾燮榕,鄒繼兆. 稀有金屬材料與工程. 2014(07)
[8]TiO2對固相反應制備莫來石陶瓷性能影響[J]. 齊大彬,羅旭東,謝志鵬. 人工晶體學報. 2014(05)
[9]復合料漿熱壓濾法制備空間網(wǎng)絡復合涂層及其高溫氧化行為[J]. 張鯤,胡琪,趙君文,戴光澤,鄭學斌,何業(yè)東. 材料熱處理學報. 2014(04)
[10]C/C復合材料的高溫抗氧化防護研究進展[J]. 楊鑫,黃啟忠,蘇哲安,常新. 宇航材料工藝. 2014(01)
博士論文
[1]等離子噴涂ZrB2/SiC涂層微結構控制與抗燒蝕性能表征[D]. 柳彥博.北京理工大學 2015
碩士論文
[1]真空霧化制備CoCrAlTaY高溫合金粉末及其涂層抗氧化性能[D]. 董陽陽.昆明理工大學 2015
[2]C/C復合材料表面ZrB2-MoSi2涂層的制備與抗高溫氧化性能[D]. 毛金元.華南理工大學 2015
[3]等離子熔敷MoSi2+TiC增強耐磨抗高溫氧化復合材料涂層組織及性能研究[D]. 張龍華.北京交通大學 2015
[4]碳纖維增強陶瓷基復合材料抗氧化涂層制備與性能研究[D]. 郭東龍.哈爾濱工業(yè)大學 2014
[5]C/C復合材料高溫抗氧化涂層的制備和性能研究[D]. 熊漫漫.哈爾濱工業(yè)大學 2014
[6]MoSi2基耐高溫涂層的制備及性能研究[D]. 韓超.哈爾濱工業(yè)大學 2014
[7]NiAl改性C/C復合材料的制備與性能研究[D]. 於廣軍.中南大學 2014
[8]川西微晶白云母低溫制備莫來石晶須的研究[D]. 李本韓.成都理工大學 2013
本文編號:3024479
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