C/C复合材料开发与应用所要解决的问题

  抗氧化始终是C/C复合材料开发与应用所要解决的要问题之一。据估计,若C/C的氧化失重率为1%,则强度下降10%,解决氧化问题是C/C复合材料用于高温长寿命结构材料的关键。提高C/C抗氧化能力的途径有两种:基体内部加入抗氧化剂降低材料氧化速率(即基体改性)或在制件表面涂覆抗氧化涂层。
  这类方法是通过提高C/C复合材料自身的抗氧化能力来达到一定的抗氧化目的。实现这种方法的基本过程通常是在C/C复合材料制备工序中将适当的改性剂均匀加入到碳基体前驱体中,使其在氧化条件下材料表面自生成保护膜,以阻止氧化性气体对制件内部的渗入,从而改善C/C的抗氧化能力。目前常用的基体改性剂多以硼化物、碳化物为主,如SiC、ZrC、B2O3等。
  由于基体改性方法能够提高基体的氧化起始温度,并降低基体的氧化失重速率,所以这种方法在用C/C复合材料制作隔热烧蚀部件方面,比如喉衬、喷管等,已获得了成功的应用。这种方法用于短时使用或一次性使用的部件是有效的,但是,对于需长寿命使用且对力学性能有较高要求的部件的抗氧化方面,则有其局限性,这是因为基体改性剂的加入降低了材料的力学性能,并且采用这种方法,材料内部仍然存在着氧化过程。为更好解决这个问题,就需采用表面涂层的方法。
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