碳素材料抗氧化防护及碳/碳复合材料制备

【摘要】碳素材料是以碳和石墨材料为主的一类非金属固体材料,它主要包括碳素纤维类、碳素阳极类、石墨阳极类和特种石墨类等,具有轻量、良好的导电性、导热性、耐腐蚀和耐热性等,广泛应用于航空、航天、电子、化工、核工业及体育器材等领域。然而该材料大约在400℃就开始氧化,从而极大的限制了其在氧化气氛中的应用范围。因此,为了充分发挥其优异性能,碳素材料的抗氧化防护非常重要。C/C复合材料是以石墨纤维或碳为增强体,石墨或碳为基体复合而成的材料,具有低密度、良好的抗烧蚀性能、优异的耐摩擦性能和良好的生物相容性,广泛应用于航空、航天和生物医学等领域。本课题采用化学转化法在碳毡、复合毡和碳板表面制备BN涂层,研究不同温度和浸涂-热处理次数对BN涂层碳素材料抗氧化性能的影响,得出制备BN涂层的最佳工艺参数。结果表明温度为800℃、浸涂-热处理次数为3次和保温时间为2h是在三种碳素材料表面制备BN涂层的最佳工艺参数；对三种涂层碳素材料的抗氧化性能进行测试后发现起始氧化温度分别为碳毡550℃、复合毡550℃和碳板500℃,而未涂层的三种碳素材料的起始氧化温度分别为碳毡450℃、复合毡400℃和碳板400℃。通过对相同温度和浸涂-热处理次数下制备的三种涂层碳素材料的抗氧化性能进行测试后得出：碳毡的抗氧化性能最好,复合毡次之,碳板最差,这与基体材料的组织结构和体密度有关采用化学气相沉积法制备C/C复合材料,以碳板为预制体、氮气为载气和液化气为碳源气体,在真空条件下运用正交实验法选择沉积温度液化气/氮气和沉积时间为因素,得出制备C/C复合材料的最佳的工艺参数。结果表明液化气与氮气的比例对增重率的影响最明显,沉积温度次之,沉积时间的影响最小；沉积温度为1000℃,液化气/氮气为1：3,沉积时间为9h是在碳板表面制备C/C复合材料的最佳工艺参数
【作者】穆小宝；
【导师】季根顺；
【作者基本信息】兰州理工大学，材料学，2014，硕士
【关键词】氮化硼；碳素材料；涂层；抗氧化；

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