碳碳復合材料未(wei)來(lai)研(yan)究方向(xiang)及了解抗(kang)氧(yang)化(hua)

    C /C 復合(he)材料存(cun)在(zai)壹個致命(ming)的(de)弱(ruo)點， 即(ji)在(zai)高溫(wen)氧化(hua)性氣氛(fen)下(xia)極易(yi)氧化(hua)。 C/C 復合(he)材料的(de)抗(kang)氧(yang)化(hua)塗(tu)層技術已經取得長足進展(zhan), 1 650 ℃ 以(yi)下抗(kang)氧(yang)化(hua)問題(ti)已基本(ben)得到解決(jue)。 但(dan)仍(reng)有(you)許(xu)多(duo)問題(ti)懸而(er)未(wei)決, 成(cheng)為(wei)各國(guo)研(yan)究(jiu)的(de)重(zhong)點和(he)熱點。

   ( 1) 新(xin)塗(tu)層體(ti)系(xi)的(de)開發。 目前許(xu)多(duo)研究(jiu)基本(ben)上仍(reng)處(chu)於實(shi)驗(yan)室(shi)階段(duan), 離(li)實(shi)際(ji)應(ying)用還有壹(yi)定(ding)的(de)距離(li), 如TiC/ SiC/ ZrO2- MoSi2 塗(tu)層體(ti)系(xi)。

   ( 2) 高(gao)溫(wen)長壽命(ming)抗(kang)氧(yang)化(hua)塗(tu)層體(ti)系(xi)。 發動(dong)機(ji)熱端(duan)部件(jian)對塗(tu)層C/ C 復(fu)合(he)材料的(de)要求(qiu)是(shi)高溫(wen)( 1 650 ℃ ~1 800 ℃) 和(he)長壽命(ming)( 300 h~ 500 h) 。 只有用(yong)新(xin)的(de)塗(tu)層制(zhi)備工藝制(zhi)備的(de)復合(he)梯(ti)度(du)塗(tu)層才有希望(wang)滿(man)足這(zhe)樣的(de)要求(qiu)。 另(ling)外(wai), 還沒有1800 ℃ 以(yi)上高(gao)溫(wen)長時(shi)間(jian)抗(kang)氧(yang)化(hua)塗(tu)層體(ti)系(xi)實(shi)際(ji)應(ying)用的(de)報(bao)道(dao)。 G. Savage 提出(chu)了高(gao)於(yu)1 800 ℃ 抗(kang)氧(yang)化(hua)塗(tu)層體(ti)系(xi)的(de)結(jie)構設(she)計思想: 耐火氧化(hua)物/ SiO2 玻璃/ 耐(nai)火氧化(hua)物/ 耐(nai)火碳化(hua)物。 

     在(zai)塗(tu)層的(de)最外(wai)層(ceng)是(shi)耐高(gao)溫(wen)氧化(hua)物以(yi)保持(chi)高(gao)溫(wen)穩(wen)定(ding)性和(he)抗(kang)侵(qin)蝕(shi);而(er)次(ci)外(wai)層(ceng)為(wei)低氧擴散率的(de)SiO2 玻璃層(ceng)作(zuo)為(wei)氧的(de)侵(qin)入(ru)阻(zu)擋層, 並且可以封(feng)填(tian)外(wai)表(biao)面塗(tu)層中的(de)裂紋(wen); 下(xia)壹層(ceng)為(wei)可以(yi)和(he)最底層碳化(hua)物及(ji)次(ci)外(wai)層(ceng)SiO2 具有(you)化(hua)學(xue)和(he)物理相容性的(de)耐高(gao)溫(wen)氧化(hua)物層(ceng), 以保持(chi)結(jie)合(he)性(xing); 最底層為(wei)碳化(hua)物層(ceng), 主要(yao)保持(chi)與(yu)上壹(yi)層(ceng)氧(yang)化(hua)物及(ji)C/ C 復合(he)材(cai)料之(zhi)間(jian)的(de)相容(rong)性(xing), 並且(qie)阻(zu)止碳的(de)逸出(chu)。

      最底層碳化(hua)物的(de)候選(xuan)材(cai)料為(wei)TaC、 ZrC、 HfC 和(he)TiC 等(deng), 它(ta)們(men)都(dou)具(ju)有(you)較低的(de)碳擴散率。 另(ling)壹(yi)種(zhong)塗(tu)層系(xi)統(tong)是(shi)Rh/ Ir/ 碳化(hua)物。 Rh 阻(zu)止氧擴散能(neng)力很(hen)強, 但(dan)在(zai)高溫(wen)下易(yi)與(yu)碳化(hua)物反應(ying), 故(gu)須用Ir 作(zuo)為(wei)隔(ge)離層(ceng)將(jiang)其與(yu)碳化(hua)物內(nei)層分(fen)開, Ir 在(zai)2 100℃ 以下對O2和(he)C擴散(san)都(dou)是(shi)有效的(de)阻(zu)擋層。 目前高於1 800 ℃ 使(shi)用的(de)C/ C 復合(he)材(cai)料抗(kang)氧(yang)化(hua)塗(tu)層系(xi)統(tong)的(de)應(ying)用研(yan)究(jiu)正在(zai)進行。

   ( 3) 塗(tu)層系(xi)統(tong)的(de)再(zai)利用(yong)。 1981 年, 帶有(you)抗(kang)氧(yang)化(hua)塗(tu)層的(de)C/ C 復合(he)材(cai)料就(jiu)已正式用於航天(tian)飛機鼻錐(zhui)帽和(he)機翼(yi)前(qian)緣(yuan)。 為(wei)了保證航天(tian)飛機在(zai)苛刻太空(kong)環(huan)境下安(an)全(quan)工作(zuo), 要(yao)求抗(kang)氧(yang)化(hua)塗(tu)層具(ju)有(you)很好(hao)的(de)穩(wen)定(ding)性。 另外(wai), 為(wei)了保證航天(tian)飛機能(neng)多(duo)次(ci)成(cheng)功(gong)起(qi)飛降落(luo), 要求(qiu)抗(kang)氧(yang)化(hua)塗(tu)層重(zhong)復使(shi)用性(xing)和(he)再(zai)利用(yong)性好(hao), 質(zhi)量可(ke)靠(kao)性高(gao)。

  （4） 測(ce)試(shi)條(tiao)件(jian)與(yu)測(ce)試(shi)技術。 C/ C 復(fu)合(he)材料多(duo)用於(yu)熱結(jie)構部件(jian), 並(bing)且(qie)實(shi)際(ji)應(ying)用環(huan)境極為(wei)苛刻(ke), 所以在(zai)測(ce)試(shi)抗(kang)氧(yang)化(hua)塗(tu)層性(xing)能(neng)時(shi), 盡(jin)量(liang)模擬實(shi)際(ji)環(huan)境。 目前, 壹般的(de)測(ce)試(shi)環(huan)境均(jun)是(shi)在(zai)靜(jing)態空(kong)氣下(xia)測(ce)試(shi), 這(zhe)與(yu)實(shi)際(ji)環(huan)境相差(cha)太大(da)。 因(yin)此(ci), 抗(kang)氧(yang)化(hua)塗(tu)層要(yao)想真正應(ying)用到(dao)實(shi)際(ji)中, 還有待(dai)於進壹步完(wan)善(shan)測(ce)試(shi)條(tiao)件(jian)與(yu)測(ce)試(shi)技術。  

     ( 5) 尋(xun)求(qiu)其它(ta)制(zhi)備工藝降低成本(ben)。 C/ C 復(fu)合(he)材料制(zhi)備成本(ben)已經很(hen)高(gao), 如果塗(tu)層制(zhi)備工藝復雜(za)、 周(zhou)期長, 就(jiu)會(hui)額外(wai)增(zeng)加整(zheng)個部(bu)件的(de)制(zhi)備成本(ben), 這(zhe)樣就(jiu)會更大限(xian)制(zhi)C/ C 復(fu)合(he)材(cai)料的(de)廣泛(fan)應(ying)用; 因(yin)此(ci)尋(xun)求(qiu)更(geng)合適 的(de)制(zhi)備工藝, 也是(shi)壹項(xiang)很重(zhong)要的(de)任務。更多(duo)碳碳復合材料信息(xi)可(ke)查(zha)看(kan)http://youtv.com.cn/