温度对溶剂热改性C/C复合材料显微结构和氧化性能的影响
2012-07-16黄剑锋曹丽云王雅琴吴建鹏王妮娜
朱 佳, 黄剑锋, 曹丽云, 王雅琴, 吴建鹏, 弭 群, 王妮娜
(陕西科技大学教育部轻化工助剂化学与技术重点实验室,西安 710021)
碳纤维增强碳复合材料(C/C复合材料)具有低密度、高比强、高比模、低热膨胀系数、耐热冲击、耐烧蚀、耐含固体微粒燃气的冲刷等一系列优异性能,是目前极少数可在2273 K以上保持较高力学性能的材料之一[1]。研究表明,C/C复合材料在643 K的有氧环境中就开始氧化,当其氧化失重率为1%时,强度大约损失10%[2],且随着温度升高,氧化速率加快,限制了其在高温领域的应用[3~5]。因此,C/C复合材料的抗氧化研究是目前的关键问题。
大量研究表明,表面涂层[6]和基体改性[7]是改善C/C复合材料抗氧化的有效途径。基体改性技术克服了涂层在低温下与基体热膨胀系数不匹配而产生微裂纹[8]的缺点,从而实现对C/C复合材料全温度段的抗氧化保护。基体改性的方法主要有固相添加剂法[9]和液相浸渍法[10,11]等。固相添加剂法虽然可以提高C/C复合材料在较高温度的抗氧化性能,但是添加剂的加入量太少对抗氧化性能的提高不明显,加入量太多则又会降低材料的强度;而液相法则能在提高C/C基体抗氧化性能的同时,对材料的力学强度影响较小[11],因此,液相法是一种有效地改性C/C复合材料基体的方法。Lu Wei-Ming[10]等人采用液相浸渍法对C/C基体进行了抗氧化改性,取得了一定的效果;Cao Li-yun[7]等人在磷酸液相体系的基础上,添加 Al2O3对C/C基体进行抗氧化改性,生成的Al(PO3)3对C/C基体的抗氧化效果有进一步改善,但是高温下Al(PO3)3会转变为AlPO4和气态P2O5而导致C/C复合材料的抗氧化效果降低。……
