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将C纤维增强不同成分配比的ZrB_2-SiC复相陶瓷在1400 ℃下进行静态抗氧化实验,研究了成分配比及氧化时间对材料氧化过程的影响.通过分析氧化后材料的氧化增重率、氧化试样的背散射电子照片,研究氧化过程中ZrB_2-SiC陶瓷微观结构的变化,在此基础上探讨该温度下材料氧化的微观机制.结果表明,氧化初期形成的玻璃相在试样表面形成了一层有效的保护层,这层氧化膜保护层使得该复相陶瓷的氧化机制由反应控制向扩散控制转变,并阻止了材料内部被进一步氧化,且随氧化时间的延长这种保护作用更为明显.

关键词: ZrB_2-SiC陶瓷基复合材料 , 抗氧化性能 , 增重率 , 氧化膜

多向C/C复合材料烧蚀表面粗糙度初步研究

石晓斌 , 王金明 , 许正辉 , 杨志翔

宇航材料工艺 doi:10.3969/j.issn.1007-2330.2004.06.006

对C/C复合材料的烧蚀表面粗糙度进行了测量,并对不同编织结构和不同基体组元的C/C复合材料的烧蚀表面粗糙度进行了比较分析.研究发现:基体组元相同时采用多向结构的C/C复合材料烧蚀表面粗糙度明显降低;编织结构相同时,含有沉积碳组元的碳/碳复合材料烧蚀表面粗糙度明显降低.

关键词: 粗糙度 , 碳/碳复合材料 , 沉积碳 , 沥青碳

飞行器热防护系统用超高温硼化物/碳化物复相陶瓷材料研究

许春来 , 石晓斌

宇航材料工艺 doi:10.3969/j.issn.1007-2330.2011.02.004

综述了超高温难熔金属硼化物/碳化物复相陶瓷材料的研究现状,分析了目前存在的问题,提出了今后的发展方向.

关键词: 超高温 , 复相陶瓷材料 , 硼化物 , 碳化物

ZrB₂-SiC 超高温陶瓷氧化过程中 ZrSiO₄ 相形成机制研究

高栋 , 张跃 , 许春来 , 宋扬 , 石晓斌

无机材料学报 doi:10.3724/SP.J.1077.2011.00433

研究了ZrB₂-20vol%SiC超高温陶瓷在空气气氛中的氧化行为, 分析了氧化温度、氧分压和氧化时间等对硅酸锆形成和晶体生长过程的影响, 提出了ZrB₂-SiC超高温陶瓷氧化过程中硅酸锆相的形成机制. 热力学计算结果表明, 硅酸锆相的形成与高温下SiC的活性氧化有关. 实验结果表明, 常压氧化过程中, 硅酸锆的形成可分为两个阶段, (I)形核, 这一过程与SiC的活性氧化有关; (II)晶体生长, 随着氧化时间的延长, 氧化后形成的富硅玻璃相与氧化锆在硅酸锆晶核处反应, 晶粒进一步长大. 研究表明, 在 1500℃氧化90min后, 硅酸锆的晶粒尺寸达到100μm左右.

关键词: 硼化锆 , silicon carbide , zircon , active oxidation

Cf/ZrB2-SiC复合材料的高温氧化行为及机理

许春来 , 石晓斌 , 高栋 , 宋扬 , 张跃

宇航材料工艺 doi:10.3969/j.issn.1007-2330.2011.01.017

将不同比例的ZrB2和SiC粉体充分混合,并在其中均匀分散短切碳纤维(约2 cm),采用热压烧结工艺制备出具有不同ZrB2/SiC比例的短切碳纤维增强超高温陶瓷基复合材料.SiC可显著促进ZrB2陶瓷的烧结致密化程度,添加了18 vol%SiC的ZrB2在1850℃下热压烧结,致密度达96%以上.对该复合材料分别在1000、1200及1400℃下进行静态氧化实验.结果表明,试样在氧化过程中其表面生成的硼硅酸盐玻璃和ZrO2、SiC等物质在表面形成一层有效的保护膜,因而能够有效阻止材料的进一步氧化.同时,随氧化温度升高和时间延长,氧化过程中形成的硼硅酸盐玻璃量增加,可更有效的覆盖材料表面,提高材料抗氧化能力.

关键词: ZrB2-SiC陶瓷基复合材料 , 碳纤维 , 抗氧化性能 , 氧化膜

碳纤维增强超高温陶瓷基复合材料的性能与微结构

孙银洁 , 李秀涛 , 宋扬 , 石晓斌 , 许春来

宇航材料工艺 doi:10.3969/j.issn.1007-2330.2011.06.020

利用前驱体浸渍、裂解方法制备了两种超高温陶瓷基复合材料,并对材料的力学性能进行了评价.采用SEM、EDS表征手段分析了材料复合过程中的微观结构特征,获得了工艺过程中碳纤维、基体、界面特征及其变化规律.结果表明,材料致密化周期减少,热处理时间缩短,对纤维的损伤减轻,能充分提高碳纤维的强度利用率,从而提高材料的力学性能.

关键词: 超高温陶瓷复合材料 , 碳纤维 , 前驱体 , 微观结构 , 性能

影响碳/碳复合材料常压碳化致密效果因素研究

王俊山 , 许正辉 , 石晓斌 , 钟建新 , 王桃根 , 赵高文

宇航材料工艺 doi:10.3969/j.issn.1007-2330.2001.06.011

研究了传统沥青浸渍、常压碳化工艺中影响沥青致密化效率的因素.结果表明:碳化压力、织物结构、材料尺寸、材料密度、碳化时间的长短等因素对致密化效果都有影响.通过改进工艺制度和工装,明显提高了沥青致密化效率,有的提高幅度为2倍以上.

关键词: 碳/碳复合材料 , 低成本

ZrB2-SiC超高温陶瓷氧化过程中ZrSiO4相形成机制研究

高栋 , 张跃 , 许春来 , 宋扬 , 石晓斌

无机材料学报 doi:10.3724/SP.J.1077.2011.00433

研究了ZrB2-20vol%SiC超高温陶瓷在空气气氛中的氧化行为,分析了氧化温度、氧分压和氧化时间等对硅酸锆形成和晶体生长过程的影响,提出了ZrB2-SiC超高温陶瓷氧化过程中硅酸锆相的形成机制.热力学计算结果表明,硅酸锆相的形成与高温下SiC的活性氧化有关.实验结果表明,常压氧化过程中,硅酸锆的形成可分为两个阶段,(Ⅰ)形核,这一过程与SiC的活性氧化有关;(Ⅱ)晶体生长,随着氧化时间的延长,氧化后形成的富硅玻璃相与氧化锆在硅酸锆晶核处反应,晶粒进一步长大.研究表明,在1500℃氧化90min后,硅酸锆的晶粒尺寸达到100μm左右.

关键词: 硼化锆 , 碳化硅 , 硅酸锆 , 活性氧化