国家自然科学基金(51304249)
- 作品数：12 被引量：59H指数：4
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- 相关领域：一般工业技术航空宇航科学技术理学化学工程更多>>
- C／C复合材料的高温抗氧化防护研究进展被引量：28
- 2014年
- C/C复合材料在高温有氧环境中易氧化的缺点一定程度上影响了它在航空航天领域的应用与推广,抗氧化涂层技术是提高其高温长时间抗氧化性能最直接有效的方法。本文综述了近年来国内外C/C复合材料高温抗氧化涂层在玻璃、贵金属、陶瓷等涂层体系方面的最新研究成果;在分析介绍C/C高温抗氧化涂层传统制备工艺优缺点及应用情况的基础上,进一步总结了高温抗氧化涂层制备技术最新研究进展;并对已开发的抗氧化涂层体系适用环境及应用现状进行了深入的评述。最后针对C/C复合材料1 800℃以上的超高温抗氧化防护问题,指出了目前研究中存在的问题及未来应重点努力发展的方向。
- 杨鑫黄启忠苏哲安常新
- 关键词：抗氧化涂层氧化物陶瓷超高温陶瓷
- 等离子火焰下C/C复合材料的SiC/ZrC-ZrB2双层涂层的耐烧蚀性能及其机理被引量：3
- 2020年
- 为了提高碳/碳(C/C)复合材料的耐烧蚀性能,采用包埋法和料浆刷涂法制备了SiC/ZrC-ZrB2双层涂层。在2300°C以上的等离子火焰下测试了SiC/ZrC-ZrB2涂层的耐烧蚀性能。结果表明,SiC/ZrC-ZrB2双层涂层的耐烧蚀性能优于ZrC-ZrB2单层涂层。等离子火焰烧蚀20 s后,ZrC-ZrB2涂层的质量烧蚀率和线烧蚀率分别为0.89 mg/s和15.3μm/s,而SiC/ZrC-ZrB2涂层的质量烧蚀率和线烧蚀率分别为0.09 mg/s和24.15μm/s,烧蚀过程中,SiC内层产生SiO2玻璃相,形成ZrO2-SiO2熔融膜。与ZrC-ZrB2涂层表面形成的ZrO2熔融膜相比,具有较低氧扩散速率和黏度的ZrO2-SiO2熔融膜使SiC/ZrC-ZrB2涂层具有较好的自愈性。因此,SiC/ZrC-ZrB2涂层耐烧蚀性能的提高可归因于等离子烧蚀过程中形成的致密的ZrO2-SiO2熔融膜。
- 刘汉周杨鑫方存谦石安红陈蕾黄启忠
- 碳源及反应温度对碳热还原法制备纳米ZrC形貌与物相的影响被引量：2
- 2018年
- 分别用葡萄糖与石墨烯作为碳源,用乙酸锆为锆源,采用碳热还原法制备纳米ZrC和二维片层结构的ZrC,研究碳源与处理温度对ZrC形貌及物相组成的影响。结果表明:以葡萄糖作为碳源时,在1 400℃开始生成ZrC,在1 600℃时完全转变为ZrC纳米晶,粒径为120~220 nm,而以石墨烯作为碳源时,在1 600℃下得到二维片层结构的ZrC,片层厚度约为240 nm。石墨烯不仅作为碳源参与反应,同时为ZrO_2的析出与ZrC的长大提供模板。
- 曾广杨鑫苏哲安陈蕾方存谦黄启忠
- 关键词：ZRC碳热还原片层结构ZRO2
- 具有微米-亚微米增强结构的ZrB2-ZrC-SiC涂层的烧蚀机理与性能
- 2021年
- 通过真空浸渗和反应熔渗在C/C复合材料上制备了具有微米-亚微米增强结构的ZrB2-ZrC-SiC涂层。微米-亚微米增强结构由微米级的碳化硅为骨架,亚微米级的超高温陶瓷颗粒(UHTCs)为填充料组成。采用等离子火焰对复合材料进行了烧蚀试验。结果表明,在烧蚀过程中由聚集的碳化硅颗粒和超高温陶瓷颗粒组成的微米-亚微米增强结构在烧蚀气流的侵蚀下易于形成较大的缺陷。已形成的较大缺陷容易与缺陷周围的裂纹相连形成较大的凹坑,从而导致部分涂层脱落,并导致整个涂层系统失效。
- 罗骁杨鑫黄启忠苏哲安方存谦陈蕾
- 关键词：烧蚀机理
- 粉料铺填法制备C/C-ZrB_2复合材料的性能被引量：1
- 2015年
- 采用编织-粉料铺填法制备Cf/ZrB_2预制体,经过"浸渍-炭化"制得C/C-ZrB_2复合材料,研究材料的微观结构与力学性能、抗氧化性能和抗烧蚀性能。结果表明:ZrB_2颗粒由树脂炭包裹,在C/C-ZrB_2复合材料内部均匀分布。材料的氧化质量损失率随氧化时间延长呈线性增长,在1 100℃温度下氧化10 min和60 min后质量损失率分别为2.67%和20.47%。该材料的抗弯强度为81.1 MPa,氧化10 min后抗弯强度仍保持在氧化前的80%,氧化前后均呈假塑性断裂模式。ZrB_2粉体的加入可显著改善C/C复合材料的抗烧蚀性能,等离子烧蚀120 s后,其质量烧蚀率和线性烧蚀率分别为0.30 mg/s和8.75μm/s。玻璃态ZrO_2的阻氧作用以及B2O3的挥发吸热是复合材料主要的抗烧蚀机理。
- 童恺张明瑜黄启忠黄东朱芃杨鑫
- 关键词：抗氧化性能抗弯强度
- 一种新型的SiC-ZrB_2涂层包覆C/C复合材料的制备及烧蚀性能（英文）被引量：5
- 2015年
- 利用两步工艺结合泥浆烧结法和化学气相反应法在C/C复合材料表面制备了一种新型的SiC-ZrB_2涂层。SiC-ZrB_2涂层由分散的ZrB_2相和连续的SiC相组成,涂层与C/C复合材料基体结合较好。与C/C复合材料相比,SiC-ZrB_2涂层包覆C/C复合材料试样具有更好的抗烧蚀性能。SiO_2-ZrO_2陶瓷层的阻氧作用、气态氧化产物的散热以及ZrO_2的钉扎作用是涂层试样具有良好抗烧蚀性能的主要原因。
- 黄东张明瑜黄启忠王丽平汤贤杨鑫童凯
- 关键词：烧蚀涂层显微结构C/C复合材料
- 耐烧蚀超高温陶瓷改性C/C复合材料的研究进展被引量：15
- 2015年
- 炭/炭(C/C)复合材料在高温含氧环境中易氧化烧蚀的问题影响了其在航空航天领域的应用,引入超高温陶瓷能有效地提高其超高温耐烧蚀性能。介绍和分析了化学气相渗透、先驱体浸渍裂解、反应熔渗等基体改性工艺及其优缺点;综述了近年来C/C复合材料基体改性提高其超高温抗烧蚀性能的最新研究进展;并评述了国内在提高C/C复合材料超高温抗烧蚀性能方面取得的一些成果;最后,提出了提高C/C复合材料超高温长时抗烧蚀性能的潜在发展方向。
- 李军杨鑫刘红卫黄启忠苏哲安
- 关键词：C/C复合材料超高温陶瓷基体改性
- ZrC-SiC含量对C/C复合材料显微结构和烧蚀性能的影响（英文）被引量：1
- 2016年
- 通过先驱体浸渍裂解法制备了不同ZrC-SiC含量的C/C-ZrC-SiC复合材料,并研究了不同陶瓷含量对材料显微结构和烧蚀性能的影响。C/C-SiC和C/C-ZrC-Si C复合材料在2300°C的烧蚀火焰下均呈现出优异的抗烧蚀性能。随着Zr C陶瓷含量的增加,在烧蚀过程中形成了连续的氧化膜涂层及固态的Zr-Si-O中间相,并且氧化物薄膜的结构与Zr C-Si C陶瓷的含量密切相关。固态的Zr O_2-Zr C和Zr-Si-O中间相可以适当提高Si O_2的黏度,从而提升氧化膜的抗剥蚀能力。连续的Si O_2-Zr O_2-Zr C-Si C层将作为热量和氧气的扩散障碍层,阻止其向材料内部扩散而引起材料的进一步烧蚀。Zr C和Si C含量分别为27.2%和7.56%时,C/C-Zr C-Si C复合材料表现出更好的抗烧蚀性能,其质量烧蚀率和线烧蚀率分别为-3.51 mg/s和-1.88μm/s。
- 李军杨鑫苏哲安薛亮钟平李帅鹏黄启忠刘红卫
- 关键词：C/C复合材料烧蚀
- 2种C/C材料高温熔渗制备C/C-SiC-ZrC复合材料的力学性能被引量：5
- 2013年
- 分别以针刺编织预制体(2.5D)和三维编织预制体(3D)为增强体,采用化学气相沉积结合高温熔渗工艺制备2种不同预制体结构的C/C-SiC-ZrC复合材料。利用X射线衍射仪,扫描电镜和能谱分析仪等测试手段,对材料的微观结构进行分析,采用三点弯曲实验和压缩实验研究材料的力学性能,得出不同预制体对最终复合材料断裂性能的影响规律。结果表明:材料中的SiC与ZrC呈偏聚态分布,2.5D复合材料的弯曲强度和压缩强度高达147.38 MPa,252.4 MPa;与3D复合材料相比,2.5D复合材料强度分别提高了192%和90.7%。这主要是由于2.5D复合材料纤维含量少,孔隙多,反应后密度较高所致。
- 房啸苏哲安黄启忠杨鑫
- 关键词：预制体结构
- 各向异性导热率对前缘结构热防护性能的影响被引量：2
- 2018年
- 高超声速飞行器在高马赫数飞行时,前缘结构要经历严酷的气动加热。炭/炭复合材料是用于前缘结构的理想材料,由于炭/炭复合材料具有各向异性和高导热率,因此本文研究了材料热导率和各向异性结构,以及涂层的热导率对驻点温度的影响。数值模拟的结果表明,基体材料沿热传导方向的热导率对驻点温度有显著的影响,其它方向的热导率对驻点温度影响不大。在基体材料热导率较低的情况下,涂层对驻点温度的影响明显,当基体材料的热导率较高时,涂层对驻点温度的影响较小。
- 殷腾蒋炳炎苏哲安黄启忠
- 关键词：高超声速各向异性导热率
