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碳纖維內(nèi)部抗氧化技術(shù)和抗氧化涂層的要求

文章出處:網(wǎng)絡(luò)責(zé)任編輯:編輯人氣:發(fā)表時(shí)間:2018-07-16【

1.內(nèi)部抗氧(Oxygen)化技術(shù)

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內(nèi)部抗氧(Oxygen)化技術(shù)是從兩方面來(lái)解決C/C復(fù)合材料的抗氧化問(wèn)題(Emerson),其一是改進(jìn)纖維的抗氧化問(wèn)題,其二是改進(jìn)基體材料的抗氧化性。
 
  (1)改進(jìn)纖維的抗氧(Oxygen)化(抗氧化自由基)性能
  纖維抗氧(Oxygen)化性能的提高的手段有兩種,一是提高纖維的石墨(化學(xué)式C )化度,從而提高纖維的抗氧化性,另一種方法是在纖維的表面進(jìn)行涂層,使纖維得到保護(hù)。

 
  (2)提高C/C材料(Material)基體的抗氧化(oxidation)性
  
可以通過(guò)加入氧化(oxidation)抑制劑的方法來(lái)提高C/C材料(Material)基體的抗氧化(抗氧化自由基)性,如加入含磷(P)化合物等,通過(guò)磷與氧的作用,使氧失去氧化活性,從而達(dá)到抗氧化的目的,但效果并不理想。碳纖維配件一種含碳量在95%以上的高強(qiáng)度、高模量纖維的新型纖維材料。它是由片狀石墨微晶等有機(jī)纖維沿纖維軸向方向堆砌而成,經(jīng)碳化及石墨化處理而得到的微晶石墨材料。另外一種方法是在基體中加入抗氧化組分,如重金屬、陶瓷(原料:非金屬礦物)等可以提高C/C復(fù)合材料的抗氧化性,還可以在基體中加入有機(jī)硅、有機(jī)鈦(Ti)等,使基體C被SIC和TIC取代也可達(dá)到抗氧化的目的。
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一般來(lái)說(shuō),內(nèi)部抗氧化方法,只能解決1000℃以下的C/C復(fù)合材料(Material)的氧化防護(hù)問(wèn)題(Emerson),更高溫度的抗氧化問(wèn)題的解決還需要與其他抗氧化技術(shù)相結(jié)合。
1
  2.抗氧化(oxidation)涂層的基本要求

 
 ?、倏寡?Oxygen)化涂層的氧氣滲透(Osmosis)率要低,能夠有效阻止氧的侵入。

 
  ②抗氧化涂層要能最大化減少碳向外擴(kuò)散,這點(diǎn)對(duì)含有氧化物的涂層尤為重要,因?yàn)檠趸镆妆籆還原。

 
 ?、弁繉优c基體碳之間要能良好結(jié)合,形成比較高的結(jié)合強(qiáng)度。對(duì)多層涂層來(lái)說(shuō),各層之間也要有良好的結(jié)合強(qiáng)度,以免分層或掉落。

 
 ?、芡繉优c基體、涂層的各層之間的熱膨脹(inflate)系數(shù)要盡可能接近,避免在較大的熱應(yīng)力作用下涂層出現(xiàn)裂紋或剝落。
 
  ⑤涂層要能承受一定的壓力和沖擊力,及耐腐蝕性,以保證C/C復(fù)合材料(Material)的使用性能。 123456

 
 ?、尥繉优c基體及涂層之間在高溫下不能相互反應(yīng),可發(fā)生高溫分解。碳纖維配件一種含碳量在95%以上的高強(qiáng)度、高模量纖維的新型纖維材料。它是由片狀石墨微晶等有機(jī)纖維沿纖維軸向方向堆砌而成,經(jīng)碳化及石墨化處理而得到的微晶石墨材料。
 
  ⑦涂層材料(Material)的蒸汽壓(vapor pressure)要低,以防止涂層的揮發(fā)。碳纖維配件“外柔內(nèi)剛”,質(zhì)量比金屬鋁輕,但強(qiáng)度卻高于鋼鐵,并且具有耐腐蝕、高模量的特性,在國(guó)防軍工和民用方面都是重要材料。它不僅具有碳材料的固有本征特性,又兼?zhèn)浼徔椑w維的柔軟可加工性,是新一代增強(qiáng)纖維。
 
 

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