溶胶-凝胶法制备碳/碳复合材料抗氧化涂层的研究
C/C复合材料是由碳纤维作为增强相的碳基体复合材料，具有高强高模、密度低、耐摩擦、耐烧蚀等诸多优异性能。但研究发现，当温度超过370℃时，C/C复合材料开始氧化;当温度超过500℃时，氧化速度会加快，高温氧化性环境下较差的抗氧化性能极大限制了C/C复合材料的应用。 在众多改善与提高C/C复合材料抗氧化性能的方法中，涂层法是目前公认的最为有效的抗氧化手段。溶胶-凝胶法因其操作简捷、成本低、可以大面积制备涂层的优点而广泛应用于制备C/C复合材料抗氧化涂层。 本文采用溶胶-凝胶法分别制备出ZrO2涂层、ZrO2-SiO2涂层、ZrO2-SiO2-SiC复合涂层，通过SEM、XRD、FT-IR、DSC-TG等对相应的溶胶-凝胶、抗氧化涂层的结构与性能进行测试和表征。同时与溶胶-凝胶法相对比，本文还采用包埋与溶胶-凝胶两步法，制备出ZrO2-SiO2-SiC抗氧化涂层，比较由不同方法制备的抗氧化涂层的性能差异。 实验发现，通过溶胶-凝胶法制备SiC涂层，溶胶浓度对涂层影响很大，所制得的涂层厚度约为100nm，较为均匀地覆盖在C/C复合材料表面，将C/C复合材料初始氧化温度提高了约180℃，但表面存在微孔、裂纹等缺陷。因此在SiC涂层的基础上，又制备出ZrO2-SiO2-SiC复合涂层，该涂层更为均匀致密，1000℃下氧化60min，C/C复合材料质量损失率为9.3％。通过包埋与溶胶-凝胶两步法制备的ZrO2-SiO2-SiC复合涂层在1000℃空气中氧化360min，质量损失率约为20％，表现出优异的抗氧化性能。
抗氧化涂层;溶胶-凝胶法;抗氧化性能;碳/碳复合材料
北京化工大学
硕士
材料科学与工程
陈晓红
2018
中文
TQ630.6
99
2018-09-18（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）