C/C復合材料開發與應用所要解決的問題
抗氧化始終是C/C復合材料開發與應用所要解決的要問題之一。據估計,若C/C的氧化失重率為1%,則強度下降10%,解決氧化問題是C/C復合材料用于高溫長壽命結構材料的關鍵。提高C/C抗氧化能力的途徑有兩種:基體內部加入抗氧化劑降低材料氧化速率(即基體改性)或在制件表面涂覆抗氧化涂層。
這類方法是通過提高C/C復合材料自身的抗氧化能力來達到一定的抗氧化目的。實現這種方法的基本過程通常是在C/C復合材料制備工序中將適當的改性劑均勻加入到碳基體前驅體中,使其在氧化條件下材料表面自生成保護膜,以阻止氧化性氣體對制件內部的滲入,從而改善C/C的抗氧化能力。目前常用的基體改性劑多以硼化物、碳化物為主,如SiC、ZrC、B2O3等。
由于基體改性方法能夠提高基體的氧化起始溫度,并降低基體的氧化失重速率,所以這種方法在用C/C復合材料制作隔熱燒蝕部件方面,比如喉襯、噴管等,已獲得了成功的應用。這種方法用于短時使用或一次性使用的部件是有效的,但是,對于需長壽命使用且對力學性能有較高要求的部件的抗氧化方面,則有其局限性,這是因為基體改性劑的加入降低了材料的力學性能,并且采用這種方法,材料內部仍然存在著氧化過程。為更好解決這個問題,就需采用表面涂層的方法。
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這類方法是通過提高C/C復合材料自身的抗氧化能力來達到一定的抗氧化目的。實現這種方法的基本過程通常是在C/C復合材料制備工序中將適當的改性劑均勻加入到碳基體前驅體中,使其在氧化條件下材料表面自生成保護膜,以阻止氧化性氣體對制件內部的滲入,從而改善C/C的抗氧化能力。目前常用的基體改性劑多以硼化物、碳化物為主,如SiC、ZrC、B2O3等。
由于基體改性方法能夠提高基體的氧化起始溫度,并降低基體的氧化失重速率,所以這種方法在用C/C復合材料制作隔熱燒蝕部件方面,比如喉襯、噴管等,已獲得了成功的應用。這種方法用于短時使用或一次性使用的部件是有效的,但是,對于需長壽命使用且對力學性能有較高要求的部件的抗氧化方面,則有其局限性,這是因為基體改性劑的加入降低了材料的力學性能,并且采用這種方法,材料內部仍然存在著氧化過程。為更好解決這個問題,就需采用表面涂層的方法。
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