碳/碳（C/C）復(fù)合材料的氧化敏感性是制約其作為高溫結(jié)構(gòu)材料使用的瓶頸問題,抗氧化涂層是解決該問題的有效手段,而SiC涂層是目前最常用的抗氧化涂層體系之一。由于不同的制備工藝和改性劑對SiC涂層的氧化行為影響很大,因此有必要對其展開系統(tǒng)研究,以期充分發(fā)揮SiC基涂層的應(yīng)用潛力。本文以提高C/C復(fù)合材料SiC涂層的抗氧化性能為目的,系統(tǒng)研究了不同制備方法（包埋和化學(xué)氣相沉積）和改性劑（ZrB₂一元陶瓷、ZrB₂/ZrC二元陶瓷和SiC納米線）對SiC涂層微觀結(jié)構(gòu)和氧化行為的影響。采用XRD、SEM、TEM、HRTEM、SAED、EDS、三點彎曲、劃痕等測試手段對涂層的相組成、微觀結(jié)構(gòu)、元素分布、力學(xué)性能等進(jìn)行了表征;考察了涂層在多種氧化環(huán)境（高溫靜態(tài)空氣、寬溫域、熱循環(huán)、不同氧分壓）下的防護(hù)能力,觀察相應(yīng)氧化環(huán)境中的微結(jié)構(gòu)演變過程,分析涂層的抗氧化機(jī)理和失效原因。主要研究內(nèi)容和結(jié)果如下:采用包埋（Pack Cementation,PC）和化學(xué)氣相沉積（Chemical Vapor Deposition,CVD）法在C/C復(fù)合材料表面制備了SiC... 

【文章頁數(shù)】：144 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
論文的主要創(chuàng)新與貢獻(xiàn)
第1章 緒論
    1.1 引言
    1.2 C/C復(fù)合材料的氧化及抗氧化方法
        1.2.1 C/C復(fù)合材料的氧化
        1.2.2 C/C復(fù)合材料的抗氧化方法
    1.3 C/C復(fù)合材料SiC涂層的制備方法
        1.3.1 CVD法制備SiC涂層
        1.3.2 PC法制備SiC涂層
    1.4 超高溫陶瓷的制備及研究現(xiàn)狀
        1.4.1 ZrB_2超高溫陶瓷
        1.4.2 ZrC超高溫陶瓷
    1.5 超高溫陶瓷改性SiC涂層的研究現(xiàn)狀
    1.6 超高溫陶瓷的氧化行為
        1.6.1 SiC、ZrB_2和ZrC陶瓷的氧化行為
        1.6.2 SiC/ZrB_2二元陶瓷的氧化行為
        1.6.3 SiC/ZrB_2/ZrC三元陶瓷的氧化行為
    1.7 SiC納米線在復(fù)合材料及涂層中的應(yīng)用
    1.8 選題背景及研究內(nèi)容
        1.8.1 選題背景
        1.8.2 研究內(nèi)容
第2章 實驗原理及方法
    2.1 引言
    2.2 實驗原理
    2.3 實驗原材料
    2.4 實驗方法
        2.4.1 CVD法制備SiC涂層
        2.4.2 PC法制備SiC及ZrB_2、ZrC改性SiC涂層
        2.4.3 SiC納米線多孔層的制備工藝
    2.5 性能測試
        2.5.1 涂層試樣氧化性能測試
        2.5.2 涂層試樣彎曲性能測試
        2.5.3 涂層試樣結(jié)合強(qiáng)度測試
    2.6 表征方法
        2.6.1 X射線衍射
        2.6.2 掃描電子顯微鏡
        2.6.3 透射電子顯微鏡
    2.7 本章小結(jié)
第3章 PC和CVD法制備SiC涂層的氧化行為研究
    3.1 引言
    3.2 PC和CVD法制備SiC涂層的微觀結(jié)構(gòu)
    3.3 PC和CVD法制備SiC涂層的氧化行為及結(jié)構(gòu)演變
    3.4 PC和CVD法制備SiC涂層的結(jié)合力表征
    3.5 SiC涂層抗氧化性能的影響因素
        3.5.1 SiO_2玻璃膜對裂紋的愈合作用
        3.5.2 SiC涂層與C/C復(fù)合材料的界面結(jié)合
    3.6 本章小結(jié)
第4章 SiC-ZrB_2涂層的制備及氧化行為研究
    4.1 引言
    4.2 SiC-ZrB_2涂層試樣的制備
    4.3 SiC-ZrB_2涂層試樣的微觀結(jié)構(gòu)
    4.4 SiC-ZrB_2涂層試樣空氣環(huán)境下的氧化行為
        4.4.1 1500℃持久氧化行為
        4.4.2 “200-1500℃”寬溫域氧化行為
        4.4.3 “室溫(?)1500℃”熱震循環(huán)氧化行為
    4.5 SiC-ZrB_2陶瓷片的氧化形貌演變及氧化失效機(jī)制
        4.5.1 SiC-ZrB_2陶瓷片的氧化形貌演變
        4.5.2 SiC-ZrB_2陶瓷片氧化后層狀結(jié)構(gòu)的形成機(jī)理
        4.5.3 SiC-ZrB_2陶瓷片的氧化失效機(jī)制
    4.6 氧分壓對SiC-ZrB_2涂層試樣氧化行為的影響
    4.7 本章小結(jié)
第5章 SiC-ZrB_2-ZrC涂層的制備及氧化行為研究
    5.1 引言
    5.2 SiC-ZrB_2-ZrC涂層試樣的制備
    5.3 SiC-ZrB_2-ZrC涂層試樣的微觀結(jié)構(gòu)
    5.4 SiC-ZrB_2-ZrC涂層試樣空氣環(huán)境下的氧化行為
        5.4.1 1400 ℃持久氧化行為
        5.4.2 900 ℃、1200℃和1500℃不同溫度氧化行為
    5.5 氧分壓對SiC-ZrB_2-ZrC涂層試樣氧化行為的影響
        5.5.1 SiC-ZrB_2-ZrC涂層試樣不同氧分壓環(huán)境下的抗氧化性能
        5.5.2 SiC-ZrB_2-ZrC涂層試樣不同氧分壓環(huán)境下的氧化形貌
        5.5.3 單相SiC、ZrB_2、ZrC不同氧分壓環(huán)境下的氧化形貌
    5.6 本章小結(jié)
第6章 SiC納米線改性SiC-ZrB_2-ZrC涂層的制備及氧化行為研究
    6.1 引言
    6.2 SiC納米線改性SiC-ZrB_2-ZrC涂層的制備及微觀結(jié)構(gòu)
        6.2.1 SiC納米線改性SiC-ZrB_2-ZrC涂層的制備
        6.2.2 SiC納米線改性SiC-ZrB_2-ZrC涂層的微觀結(jié)構(gòu)
    6.3 SiC納米線改性SiC-ZrB_2-ZrC涂層的氧化行為
        6.3.1 1500℃持久氧化行為
        6.3.2 “室溫(?)1500℃”熱震循環(huán)氧化行為
    6.4 SiC納米線在涂層中的增韌機(jī)制
    6.5 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻(xiàn)
攻讀博士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文
致謝


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]一種新型的SiC-ZrB2涂層包覆C/C復(fù)合材料的制備及燒蝕性能（英文）[J]. 黃東,張明瑜,黃啟忠,王麗平,湯賢,楊鑫,童凱.  Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2015(11)
[2]Si/Zr質(zhì)量比對SiC/ZrC涂層微觀結(jié)構(gòu)及其抗氧化性能的影響[J]. 劉樹仙,董志軍,張賢,朱輝,朱傳佳,李軒科.  中國表面工程. 2014(03)
[3]超高溫陶瓷材料的研究[J]. 于軍,章徳銘,楊永琦,劉建明,任先京.  熱噴涂技術(shù). 2011(01)
[4]碳/碳化硅摩阻復(fù)合材料的研究進(jìn)展[J]. 徐永東,張立同,成來飛,樓建軍,張軍戰(zhàn),范尚武,余林.  硅酸鹽學(xué)報. 2006(08)
[5]碳/碳復(fù)合材料的應(yīng)用研究進(jìn)展[J]. 李翠云,李輔安.  化工新型材料. 2006(03)
[6]炭/炭復(fù)合材料高溫抗氧化涂層的研究進(jìn)展[J]. 黃劍鋒,李賀軍,熊信柏,曾燮榕,李克智,付業(yè)偉,黃敏.  新型炭材料. 2005(04)
[7]超高溫材料的研究進(jìn)展[J]. 韓杰才,胡平,張幸紅,孟松鶴.  固體火箭技術(shù). 2005(04)
[8]炭材料高溫抗氧化研究進(jìn)展[J]. 李春華,黃可龍,李效東,余煜璽,曹峰.  材料導(dǎo)報. 2004(02)
[9]沉積條件對CVD-SiC沉積熱力學(xué)與形貌的影響[J]. 肖鵬,黃伯云,徐永東.  無機(jī)材料學(xué)報. 2002(04)
[10]C/C復(fù)合材料的高溫抗氧化研究進(jìn)展[J]. 楊海峰,王惠,冉新權(quán).  炭素技術(shù). 2000(06)

博士論文
[1]原位反應(yīng)法制備硼化物改性硅基超高溫陶瓷涂層研究[D]. 任宣儒.西北工業(yè)大學(xué) 2015
[2]化學(xué)氣相沉積SiC和ZrC涂層的制備及抗燒蝕性能[D]. 王少龍.西北工業(yè)大學(xué) 2015
[3]原位一體化制備棒晶增韌陶瓷刀具及其磨損可靠性研究[D]. 徐亮.山東大學(xué) 2013
[4]SiC晶須增韌硅化物及SiC/玻璃高溫防氧化涂層的研究[D]. 付前剛.西北工業(yè)大學(xué) 2007
[5]碳/碳復(fù)合材料多重環(huán)境下的氧化機(jī)理研究[D]. 李龍.西北工業(yè)大學(xué) 2005

碩士論文
[1]ZrB2和SiC在高溫低氧壓下氧化的原位研究[D]. 趙光輝.浙江大學(xué) 2014



本文編號：3699583