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通过调节微弧氧化电解液中Na2SiO3和KOH浓度的配比，制备出厚达200μm以上的陶瓷氧化层，并对膜层进行厚度测量、SEM分析和硬度测试。结果表明：当Na2SiO3的质量浓度为5.5~6.0 g/L、KOH的质量浓度为1 g/L时，膜层厚可达260μm；陶瓷膜层颗粒和放电气孔尺寸均较小，膜层致密性良好；同时硬度可达1500HV以上。

关键词: 微弧氧化 , 铝合金 , 电解液 , 耐烧蚀

合金反应熔渗法制备C/C-SiC-HfC复合材料

张鹏

材料科学与工程学报

采用22Hf78Si合金反应熔渗法制备了高性能低成本的C/C-SiC-HfC复合材料.首先采用化学气相渗透法增密碳纤维预制体得到多孔C/C复合材料预制体,然后在1700℃下反应熔渗22 Hf78Si合金制备得到C/C-SiC-HfC复合材料.XRD分析表明复合材料由碳、SiC和HfC相组成.C/C-SiC-HfC复合材料的抗弯强度为237MPa,断裂模式为假塑性断裂模式.采用激光测试了反应熔渗C/C-SiC-HfC复合材料的抗烧蚀性能,复合材料的线烧蚀率为0.038mm/s,大大低于C/SiC复合材料的线烧蚀率0.081mm/s.烧蚀后复合材料烧蚀表面形成了一层HfO2烧蚀层,有效提高了复合材料的抗烧蚀性能.

关键词: C/C-SiC-HfC复合材料 , 微观组织 , 抗弯强度 , 抗烧蚀性能 , 反应熔渗法

聚合物浸渍裂解法制备C/C-ZrC-SiC复合材料的氧化行为及抗烧蚀性能研究

庄磊 , 付前刚 , 李贺军 , 张佳平

中国材料进展 doi:10.7502/j.issn.1674-3962.2015.06.02

采用热梯度化学气相渗透和聚合物浸渍裂解法制备了ZrC-SiC改性C/C复合材料(C/C-ZrC-SiC),借助SEM、XRD等手段研究了该复合材料的微观形貌与相组成,并对其在1 500℃恒温静态空气环境、室温至1 400℃变温过程的氧化行为以及氧乙炔抗烧蚀性能进行了研究.结果表明:室温～1 400℃动态氧化时C/C-ZrC-SiC复合材料出现增重→缓慢失重→剧烈失重→稳定4个过程;在1 500℃静态氧化时,C/C-ZrC-SiC出现增重→缓慢失重→动态稳定→剧烈失重→稳定5个过程.ZrC和SiC优先氧化分别生成ZrO2骨架和SiO2玻璃层包裹基体和碳纤维,一定程度上减缓了基体和碳纤维的氧化.经过1 200 s氧乙炔烧蚀,材料线烧蚀率和质量烧蚀率分别为9.27×10-4mm.s-1和6.67 ×10-4g.s-1.在烧蚀过程中,试样表面能形成一个ZrO2外层/SiO2内层的双层结构保护膜.ZrO2骨架层能减缓烧蚀火焰对材料内部的热力学和热化学烧蚀,而致密的SiO2层能够弥合材料的裂纹、孔洞等缺陷,阻挡有氧气氛进一步进入材料内部,使材料表现出优异的抗烧蚀性能.

关键词: C/C-ZrC-SiC复合材料 , 氧化 , 热重 , 抗烧蚀性能

等离子喷涂ZrC涂层耐烧蚀性能与机理研究

文波 , 马壮 , 柳彦博 , 王富耻 , 才鸿年

稀有金属材料与工程

采用等离子喷涂工艺在C/SiC基体材料表面制备了较为致密的W粘结层和ZrC耐烧蚀涂层,利用氧乙炔火焰测试其抗烧蚀性能.结果表明:涂层具有良好的抗烧蚀性能.经烧蚀距离30 mm的氧乙炔烧蚀300 s后,涂层的质量烧蚀率为1.7×10-3 g·s-1,仅为无涂层试样的68％;线烧蚀率为4.0×10-4 mm·s-1,仅为无涂层试样的30％.随着烧蚀距离的减小,涂层的质量烧蚀率不断增大,线烧蚀率不断减小.试样表面温度梯度导致涂层存在3种典型烧蚀形貌,中心致密区,过渡区以及边缘疏松区.温度较高的中心区氧化产物为WO3,其发生熔融并填充涂层内部孔隙和裂纹,形成致密层,且与ZrO2所产生的协同效应有效降低了机械剥蚀几率,烧蚀以热化学烧蚀为主;温度较低的边缘区烧蚀产物未发生熔融且呈现疏松状,烧蚀主要表现为热化学烧蚀和机械剥蚀.

关键词: C/SiC复合材料 , 耐烧蚀 , 等离子喷涂 , ZrC

基于CO2连续激光器模拟的氮化物填充聚四氟乙烯复合材料耐烧蚀性能

陈卓 , 张晖 , 袁端鹏 , 郝留成 , 张忠

复合材料学报 doi:10.13801/j.cnki.fhc1xb.20150327.002

通过在聚四氟乙烯(PTFE)基体中添加不同比例微米、纳米尺度氮化硼(BN)或氮化铝(AlN),以提高高压断路器PTFE喷口复合材料的耐电弧烧蚀性能.利用CO2连续激光器烧蚀PTFE喷口材料来模拟电弧烧蚀过程,分析了光反射率、热导率以及相对介电常数对烧蚀量的影响.通过比较复合材料烧蚀量大小和数值分析结果可知,材料热学参数(热导率和热扩散系数)对烧蚀量起主要作用,BN/PTFE复合材料的耐烧蚀能力优于AlN/PTFE复合材料,10.0％ BN/PTFE复合材料的热导率可以达到0.46 W/(m·K),比纯PTFE的提高了92％,相应烧蚀过程中的质量损失为21.8 mg,比3.0％ AlN/PTFE复合材料的质量损失降低了47％,有效提高了喷口复合材料的耐烧蚀能力.

关键词: 聚四氟乙烯 , 氮化物 , 耐烧蚀 , 激光烧蚀 , 热导率

浸渍熔渗复合法制备Cf/HfC复合材料及其性能

白宏德 , 张虹 , 叶益聪

复合材料学报 doi:10.13801/j.cnki.fhclxb.20151127.003

采用液相浸渍结合反应熔渗法制备了Cf/H fC复合材料。研究了浸渍效果、抗氧化烧蚀微粒分布形貌、熔渗效果与熔渗组织,并考核了Cf/H fC复合材料的抗氧化烧蚀性能和力学性能。结果表明：经5次浸渍-碳化循环和1次高温处理工艺制备了含13wt%抗氧化烧蚀微粒的ZrB2+HfO2+TaSi2改性 C/C预制体,其密度和开孔率分别为1.41 g/cm3和24.84%,微粒主要分布在纤维束之间的基体碳中,且分布均匀。改性 C/C 预制体经过Hf35Zr10Si5Ta合金反应熔渗制备的Cf/HfC复合材料密度和开孔率分别为2.98 g/cm3和12.95%,其线烧蚀率为0.0171 mm/s,弯曲强度为173.76 MPa,断裂方式为假塑性断裂。

关键词: 液相浸渍 , 反应熔渗 , Cf/HfC复合材料 , 抗烧蚀 , 力学性能

超硬铝合金微弧氧化技术在子母弹抗烧蚀性能方面的应用

孙丽荣 , 赵国伟 , 张立岩 , 赵广军 , 李方军 , 孙丽华 , 孙家利 , 季淑杰

表面技术 doi:10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2016.06.025

目的针对我厂某型号子母弹靶试时出现的弹底脱落问题,分析原因是因为阳极氧化膜不耐火药气体高温烧蚀.采取喷涂抗高温烧蚀涂料的方法,会冲刷出小孔洞.而微弧氧化作为一种直接在金属表面原位生成陶瓷层的表面强化技术,具有优异的抗烧蚀性能,100 μm厚的膜层可耐2500℃的高温气流冲击,20 s不脱落.因此采用微弧氧化方式对弹底进行处理.方法以弹底作阳极,不锈钢电解槽为阴极,使用双极性交变脉冲微弧氧化电源,采用恒流方式操作.电解液配方为硅酸盐系,温度20～40℃,处理时间80～90 min.结果经过对微弧氧化膜层外观质量、厚度、附着强度、耐腐蚀性和耐烧蚀性等各项性能指标检测和靶场射击试验考核,微弧氧化膜层质量明显优于阳极氧化膜,弹底均未出现烧蚀、脱落现象,强度满足要求,高低温开舱可靠,从而证实弹底采用微弧氧化的处理方式可以抵抗火药气体的瞬间高温烧蚀作用,不会影响该子母弹的各项战技指标要求.结论弹底采用微弧氧化处理方式满足产品质量要求,可以用于批量生产.

关键词: 超硬铝合 , 微孤氧化 , 抗烧蚀性能 , 表面强化 , 工艺规范 , 性能检测

C／C-SiC复合材料高温防护研究进展

周帆 , 曹英斌 , 刘荣军 , 王衍飞 , 左联

材料导报 doi:10.11896/j.issn.1005-023X.2016.015.011

C／C-SiC复合材料具有高比强度、高比模量、高热导率、低热膨胀系数和优异的高温抗氧化性能等特点，是新一代的耐高温陶瓷基复合材料，已经被广泛地用作热结构和热防护材料、制动材料以及空间光学系统零部件等。近年来，随着高超声速飞行器和返回式航天运输工具的快速发展，飞行器面临着更多的有高热流、高压气流以及高速粒子冲蚀的环境，这对C／C-SiC复合材料的高温防护技术提出了更高的要求。C／C-SiC复合材料高温防护的研究主要集中在纤维涂层改性、基体改性和高温防护涂层等3个方面，综合近几年国内外的研究报道，从上述3个方面综述了C／C-SiC复合材料高温防护技术的研究进展，总结了各种高温防护技术的制备方法，比较了3种高温防护技术的特点，最后对C／C-SiC复合材料高温防护技术的发展趋势提出了一些见解。

关键词: C/C-SiC复合材料 , 抗氧化性能 , 抗烧蚀性能 , 纤维涂层改性 , 基体改性 , 高温防护涂层