炭复合材料硼硅酸盐玻璃涂层制备及性能研究.pdf

材料工程/2010年7期
炭/炭复合材料硼硅酸盐玻璃涂层
制备及性能研究
Research on Preparation and Property of Borosilicate
Glass Coating for C/C Composites
黄敏2,李克智2,李贺军2,付前刚2,王宇1,吕样鸿1
(1西安石油大学材料科学与工程学院,西安710065;2西北工业大学
超高温复合材料实验室炭/炭复合材料工程技术研究中心,西安710072)
HUANG Min, LI Ke-zhi, LI He-jun, FU Qian-gang
WANG Yu, LU Xiang-hong
(1 School of Materials Science and Engineering, Xi an Shiyou University
Xi'an 710065, China; 2 C/C Composites Technology Research Center
Northwestern Polytechnical University, Xi'an 710072, China)
摘要:系统研究了SiO2与B2O)3之比、高熔点添加剂种类(包括MoSi2,Y2O3,SiC)及含量对硼硅酸盐(SAB)玻璃涂层高
温稳定性、髙温流动性的影响规律和最佳工艺参数组合,采用涂刷法在带有疏松结构的SiC内涂层炭/炭(C/C)复合材
料表面制备了高温稳定性和流动性良好的倗硅酸盐玻璃外涂层,并测试了带有不同SiC/硼硅酸盐玻璃复合涂层C/C复
合材料试样在1500℃静态空气中的抗氧化性能。结果表明:采用SiO2,B2O)摩尔比为4:1时所得硼硅酸盐玻璃具有
相对较高的高温流动性和高温稳定性;与添加Y2O)3,SiC相比,在上述硼硅酸盐玻璃中添加MoSi2可以较大幅度提高所
得玻璃涂层对C/C基体的氧化保护性能,并且当硼硅酸盐玻璃外涂层中硼硅酸盐与MoSi2的质量比为4:1时,所得硼
硅酸盐玻璃外涂层对SiC-C/C表现出较好的氧化保护能力,氧化17h后涂层C/C试样的失重仅为4.31%
关键词:炭/炭(C/C)复合材料;硼硅酸盐玻璃;涂层;抗氧化
中图分类号:TB32文献标识码:A文章编号:1001-4381(2010)07-0078-04
Abstract: The effects of the ratio of SIO and B2 O;, the type of addition with high melting point inclu
ding Mosiz, Y2 O,, SIC on the high temperature stability and fluidity of the borosilicate glass coating
were studied. Borosilicate glass coating with good high temperature stability and fluidity was prepared
on the surface of SIC coated carbon-carbon(C/C) composites. The isothermal oxidation resistance of
Sic/borosilicate glass coated C/C composites was also tested under 1500C in air. The study results
showed that the borosilicate glass exhibits good high temperature stability and fluidity as the ratio of
Sio and B2 O, was 4: 1. The addition of Mosi2 can improve the oxidation resistance of borosilicate
coating, and the better oxidation resistance borosilicate glass coating can be obtained as the mass ratio
posites was only 4. 31 after oxidation for 1/6" ss loss of the Sic/borosilicate glass coated C/C com-
of borosilicate glass and Mosi2 was 4: 1. The ma
Key words: carbon-carbon (C/C) composite; borosilicate glass; coating; oxidation resistance
炭/炭(C/C)复合材料已经被证实是目前唯一可
与基体改性技术相比,抗氧化涂层技术可以提供
用于2000℃以上的高温复合材料,在航空、航天等都更高温度下的防氧化能力,涂层技术的基本原理是利
具有广阔的应用前景-,另一方面,由于碳在空气中用涂层材料自身优异的高温稳定性防止氧气对C/C
370℃、在水蒸气中650℃、在CO2中750℃就开始氧基体的入侵,或是通过自身与氧气反应生成稳定的氧
化,这种在高温氧化性气氣下易于氧化的性能明显化物消耗掉到达C/C表面的氧气实现对C/C基体的
限制了C/C复合材料的应用。因此,如何防止C/C复防氧化保护。研究表明,大多数涂层的失效包括:包埋
合材料的高温氧化是其作为高温材料应用的前法SiC/硅酸钇涂层り、包埋法SiCw/MoSi2涂层的、等
提
离子喷涂法CrAl-Si合金涂层等都归因于涂层表