碳/陶复合材料的制备及高温抗氧化性能的研究

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碳材料由于具有密度小、耐高温、耐腐蚀、优良的抗热震性能,强度随温度升高而增强等特点而大量应用于高温场合。但由于碳在空气中高温下会发生氧化,这大大限制了其应用。多年以来,提高碳材料的高温抗氧化性能一直是材料科技人员奋斗的目标,C/B<,4>C(TiB<,2>)/SiC碳/陶复合材料就是这方面研究的尝试,其综合了碳材料和陶瓷材料的优良性能,不同于涂层法抗氧化,C/B<,4>C(TiB<,2>)/SiC复合材料的抗氧化具有自愈合特点。 本文采用了热压方法利用原位反应制备了C/B<,4>C(TiB<,2>)/SiC复合材料,对碳/陶复合材料的高温抗氧化行为和氧化机理进行了研究,对C/B<,4>C(TiB<,2>)/SiC复合材料的设计和应用具有重要的指导意义。主要研究内容如下: (1)采用C<,鳞片>、SiC、B<,4>C为主要实验原料,酚醛树脂为粘结剂,TiO<,2>为烧结助剂,将不同配比的原料在1750℃、1850℃、1900℃、1950℃、2000℃下热压烧结C/B<,4>C(Ti<,2>)/SiC复合材料。 (2)测定了1750℃、1850℃、1900℃、1950℃、2000℃下反应热压烧结生成的C/B<,4>C(TiB<,2>)/SiC复合材料的密度与强度。对复合材料断面微结构的观察,详细研究了复合材料的烧结过程和烧结机理。 (3)以复合材料在600℃、800℃、1000℃、1200℃、1400℃的恒温氧化实验以及室温至1400℃的TG/DTA实验为基础,结合材料的显微结构、XRD和热力学分析,研究了不同温度区间下复合材料在静态空气中的氧化机理。 (4)实验分析了不同烧结温度和不同成分配比对复合材料抗氧化性能及其它性能的影响,分别确立了C/B<,4>C(TiB<,2>)/SiC复合材料抗氧化性能和综合性能最好的最佳烧结工艺和最佳成分配比。 实验结果表明,当碳相的含量为20%时,经1950℃烧结的C/B<,4>C(TiB<,2>)/SiC复合材料的抗氧化性能最好,而经2000℃烧结的C/B<,4>C(TiB<,2>)/SiC复合材料的综合力学性能最佳。
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