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聚锆碳烷/聚碳硅烷杂化先驱体转化制备zrc-sic复相陶瓷

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材料工程 2023年第8期51卷 102-109页

作者：赵哲高强韩成王应德国防科技大学空天科学学院新型陶瓷纤维及其复合材料重点实验室长沙410073

采用聚锆碳烷PZC和聚碳硅烷PCS作为杂化先驱体聚合物,通过脱氢耦合反应制备富含活性交联位点的zrc-sic复相陶瓷先驱体PZCS,研究先驱体陶瓷化机理及最终陶瓷的组成结构。结果表明:PZCS先驱体由于促进了陶瓷化过程中活性基团的交联,850℃... 详细信息

采用聚锆碳烷PZC和聚碳硅烷PCS作为杂化先驱体聚合物,通过脱氢耦合反应制备富含活性交联位点的zrc-sic复相陶瓷先驱体PZCS,研究先驱体陶瓷化机理及最终陶瓷的组成结构。结果表明:PZCS先驱体由于促进了陶瓷化过程中活性基团的交联,850℃下其陶瓷产率(71.84%,质量分数,下同)显著高于PZC(51.40%)或PCS(53.46%)先驱体。同时,在Zr-Cp的催化下,通过先驱体之间的协同作用近程碳与Zr,Si元素直接转化生成碳化物陶瓷,避免了碳热还原反应对陶瓷的损伤,并有效降低了烧结温度。PZCS先驱体经陶瓷化处理后生成兼具耐高温组元和抗氧化组元的zrc-sic纳米复相陶瓷,zrc相和sic相可以相互抑制结晶、细化晶粒,其中zrc晶粒尺寸为25.4 nm,纳米复相结构的生成有利于提升超高温陶瓷的综合性能。

关键词：聚锆碳烷聚碳硅烷协同转化 zrc-sic 复相陶瓷

zrc-sic-C/C复合材料的制备及其烧蚀性能

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复合材料学报 2017年第5期34卷 1040-1047页

作者：王少雷李红任慕苏左亚卓赵春晓张家宝孙晋良上海大学复合材料研究中心上海200072

以低密度C/C为坯体,采用前驱体浸渍裂解法(PIP)制备zrc-sic-C/C复合材料,研究其微观结构和烧蚀性能,并探讨其抗氧化烧蚀行为。结果表明:zrc-sic双元陶瓷相弥散分布于基体中,且各相界面结合良好;zrc-sic-C/C复合材料表现出良好的抗氧化... 详细信息

以低密度C/C为坯体,采用前驱体浸渍裂解法(PIP)制备zrc-sic-C/C复合材料,研究其微观结构和烧蚀性能,并探讨其抗氧化烧蚀行为。结果表明:zrc-sic双元陶瓷相弥散分布于基体中,且各相界面结合良好;zrc-sic-C/C复合材料表现出良好的抗氧化烧蚀性能,经2 200℃/120s等离子体烧蚀后,其线烧蚀率和质量烧蚀率分别为1.67×10^(-4) mm·s^(-1)和6.04×10^(-4) g·s^(-1)。烧蚀温度为2 200℃时,材料表面形成的ZrO_2-SiO_2二元共熔体系氧化膜,有效抑制氧化性气氛向材料内部的渗透,减缓火焰对材料的剥蚀作用;烧蚀温度为2 500℃时,材料表面形成以表层为ZrO_2和底层为ZrO_2-SiO_2二元共熔体系的氧化膜,其中ZrO_2层阻挡热量向内部传递,有助于底层形成致密的氧化层。

关键词： zrc-sic 改性C/C复合材料 PIP法烧蚀性能抗氧化烧蚀行为

真空等离子体喷涂zrc-sic复合涂层及性能研究

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热加工工艺 2015年第4期44卷 193-196页

作者：葛雪莲牛亚然李红郑学斌上海大学材料科学与工程学院上海200072 中国科学院上海硅酸盐研究所上海200050

用真空等离子体喷涂法制备zrc-sic复合涂层,采用机械球磨法和烧结破碎法(机械球磨后在真空炉中热处理再破碎到合适粒径)对zrc-sic复合粉体进行喷涂前处理。利用X射线衍射仪、扫描电镜及X射线光电子能谱等分析手段,研究了涂层的形貌结构... 详细信息

用真空等离子体喷涂法制备zrc-sic复合涂层,采用机械球磨法和烧结破碎法(机械球磨后在真空炉中热处理再破碎到合适粒径)对zrc-sic复合粉体进行喷涂前处理。利用X射线衍射仪、扫描电镜及X射线光电子能谱等分析手段,研究了涂层的形貌结构和基本性能。结果表明,真空等离子体喷涂是一种有效制备zrc-sic复合涂层的手段。喷涂前粉体经过烧结破碎法制备得到的涂层较机械球磨法更致密,涂层氧含量、气孔率、表面粗糙度低,同时结合强度、显微硬度较高。

关键词： zrc-sic 等离子体喷涂复合涂层性能

碳纤维增韧zrc-sic陶瓷基复合材料制备工艺研究现状

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陶瓷学报 2018年第2期39卷 132-137页

作者：尹凯俐周立娟魏春城杨赞中山东理工大学材料科学与工程学院山东淄博255049

碳纤维增韧zrc-sic陶瓷基复合材料解决了zrc单相陶瓷断裂韧性低、中低温阶段抗氧化性能差以及氧化气氛下碳纤维耐温不足等问题,是发展耐超高温、抗热震、耐烧蚀以及抗氧化的一种潜在候选材料。概述了碳纤维增韧陶瓷基复合材料的增韧机理... 详细信息

碳纤维增韧zrc-sic陶瓷基复合材料解决了zrc单相陶瓷断裂韧性低、中低温阶段抗氧化性能差以及氧化气氛下碳纤维耐温不足等问题,是发展耐超高温、抗热震、耐烧蚀以及抗氧化的一种潜在候选材料。概述了碳纤维增韧陶瓷基复合材料的增韧机理,综述了制备工艺的最新研究成果,展望了碳纤维增韧zrc-sic陶瓷基复合材料的发展趋势。

关键词： zrc-sic 碳纤维增韧制备工艺

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Zr、Hf系超高温陶瓷抗氧化烧蚀性能研究

Zr、Hf系超高温陶瓷抗氧化烧蚀性能研究

作者：杨文惠北京理工大学

学位级别：硕士

高超声速飞行器因其具有的巨大军事和经济价值,近年来得到了广泛的关注和发展,由于其热端部件对材料提出了更高的要求,为了适应这种服役环境,超高温材料成为了发展研究的重点。Zr、Hf的碳化物及硼化物由于具有优异的高温性能,是超高温... 详细信息

高超声速飞行器因其具有的巨大军事和经济价值,近年来得到了广泛的关注和发展,由于其热端部件对材料提出了更高的要求,为了适应这种服役环境,超高温材料成为了发展研究的重点。Zr、Hf的碳化物及硼化物由于具有优异的高温性能,是超高温条件下服役的备选材料,而其抗氧化烧蚀性能又是衡量在超高温有氧气流冲刷条件下能否使用的关键指标。本文利用超音速火焰对zrc-sic、Zr B-sic、HfC-sic、HfB-sic超高温陶瓷材料进行烧蚀试验,研究了组分含量、烧蚀温度对超高温陶瓷抗氧化烧蚀性能和烧蚀层结构的影响规律。结果表明,zrc-sic、ZrB-sic、HfC-sic、HfB-sic超高温陶瓷材料的抗氧化烧蚀性能均较好,烧蚀率较低。硼化物陶瓷ZrB-sic、HfB-sic的烧蚀率较低,线烧蚀率和质量烧蚀率都在10-5 mm·s-1数量级,烧蚀层厚度较薄zrc-sic、HfC-sic的烧蚀率较硼化物高,质量烧蚀率在10-4 mm·s-1数量级,烧蚀层厚度也较硼化物陶瓷厚一些;烧蚀过程中硼化物陶瓷氧化生成的BO3挥发会吸收热量以及硼化物在氧化反应过程中本身吸热较多,使得烧蚀过程中硼化物的表面温度较低,所以硼化物陶瓷的抗氧化烧蚀性能优于碳化物陶瓷。碳化物陶瓷的烧蚀层结构可分为三层,表层为熔融态的致密氧化物层,第二层为SiO填充ZrO/HfO层,第三层为未完全氧化层;sic含量较低(≤30%vol)时,由于生成SiO较少,在表层之下还有一层颗粒较大的重结晶ZrO/HfO层。硼化物陶瓷的烧蚀层结构主要也可以分为三层,表层为熔融态氧化物层,第二层为SiO填充ZrO/HfO层,第三层为sic耗竭层;由于sic的氧化活性较Zr B的大,在底层产生了sic耗竭,同时当所含sic≤50%vol时,也出现了重结晶ZrO/HfO层。随着烧蚀温度的升高,zrc-sic、Zr B-sic的烧蚀层厚度增厚较大,增长一倍左右,而HfC-sic、HfB-sic的烧蚀层厚度基本无变化,但总体上来看,温度升高试样烧蚀层的结构会变得松散,与基体的结合性变差。sic含量对烧蚀性能有一定的影响,其中70%vol sic的试样由于表层的阻氧层为玻璃SiO,烧蚀层普遍较薄,在本文的试验条件中抗氧化烧蚀性较好,而50%vol sic、30%vol sic的试样表层为熔融态层,阻氧能力较SiO低,烧蚀层大多比70%vol sic的厚。

关键词： zrc-sic ZrB2-sic HfC-sic HfB2-sic 抗氧化烧蚀超音速火焰