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3D C/SiC复合材料的环境氧化行为

本文系统研究了3D C/SiC(CVI)复合材料的氧化行为、氧化机理、氧化模式和氧化行为的表征方法;不同防氧化途径对C/SiC氧化行为的影响,以及环境因素对C/SiC氧化行为的影响。主要研究内容和结果如下:1.研究了C/SiC-SiC的氧化行为、氧化机理和氧化模式。C/SiC的氧化行为受缺陷控制,氧化失重的峰值温度存在波动,多次沉积SiC涂层可以减小缺陷的影响。C/SiC-SiC在400-1400℃内表现为失重。在400-700℃内,C/SiC-SiC的氧化速度由氧与C纤维和C界面相的反应控制,氧化模式主要为均匀氧化;在700-1000℃内,氧化速度由氧通过涂层微裂纹和制备缺陷的扩散控制,为非均匀氧化;在1000℃以上,氧化速度由氧通过制备缺陷的扩散控制,为表面氧化。2.采用失重率和残余抗弯强度表征了C/SiC-SiC的氧化行为,首次建立了C/SiC-SiC的残余抗弯强度与失重率之间的关系。结果表明,残余抗弯强度的变化受C相的氧  (本文共122页) 本文目录 | 阅读全文>>

西北工业大学
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3D C/SiC复合材料氧化机理分析及氧化动力学模型

C/SiC复合材料是一种有希望满足航空发动机热端部件1650℃工作温度需要的结构材料,深入了解其氧化机理并建立氧化动力学模型对C/SiC复合材料的设计和应用具有重要的指导意义。本文以3D C/SiC复合材料氧化行为的实验研究为基础,结合复合材料的显微结构分析,系统地阐明了复合材料在空气、水蒸汽和氧水耦合环境中的氧化机理,并运用化学反应动力学和传质学的基本理论,建立了复合材料在氧气环境和氧水耦合环境中的氧化动力学模型。本论文的主要研究内容如下:1.对3D C/SiC复合材料的显微结构进行了表征,对材料中的各种微裂纹、缺陷和孔隙进行了分析,研究了不同温度区间内氧化性气体在复合材料中的主要气相扩散通道。2.对C/SiC复合材料在空气、水蒸汽和氧水耦合环境中的氧化行为进行了研究,并结合复合材料的显微结构分析,系统地分析了复合材料在不同环境中的氧化机理。3.运用化学反应动力学和传质学的基本理论,建立了C/SiC复合材料在氧气环境的氧化动力...  (本文共101页) 本文目录 | 阅读全文>>

西北工业大学
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3D-C/SiC在环境介质中的热震、疲劳和疲劳/蠕变损伤

3D-C/SiC是一种新型的超高温热结构材料,在航空航天和高温热结构领域具有潜在的应用前景。文献中对其常规力学性能研究较多,而对其热震和疲劳/蠕变交互作用行为鲜见报道。研究3D-C/SiC热震和疲劳/蠕变交互作用行为和积累更全面的性能数据,对改进该材料、工程设计和应用具有重要的意义。本文研究了3D-C/SiC在空气介质下的热震损伤规律和在三种介质(氩气、干氧和湿氧)下的疲劳/蠕变的损伤规律。3D-C/SiC是用T300碳纤维编织成三维四向编织体,CVI法在950-1000℃致密,纤维体积分数为40-45%,密度为2.01g/cm~3和孔隙率为17%,用于疲劳/蠕变交互作用试验热解碳界面层厚度约0.2μm;用于热震试验的有三种界面层厚度分别是热解碳沉积时间10小时、20小时、30小时获得。3D-C/SiC用弹性模量和电阻表征的热震损伤曲线有相似的规律,即都大致由三阶段构成,首先是损伤急剧增加阶段,紧接着是损伤缓慢增加阶段,最后为损...  (本文共69页) 本文目录 | 阅读全文>>

《金属热处理学报》2003年02期
金属热处理学报

钛合金在500℃~650℃下的氧化行为研究

随着航空航天技术的不断发展 ,作为发动机压气机转子和叶片重要候选材料的高温钛合金愈来愈受到人们的重视[1 ] 。Ti811钛合金是美国 2 0世纪 6 0年代研制的一种近α耐热钛合金 ,具有密度低、弹性模量高、焊接性能和成型性能好等优点 ,是发动机部件的理想材料[2 ] 。由于α Ti中能固溶 34at%的氧 ,而且氧为α稳定元素 ,因而高温下Ti811钛合金在空气中长时间暴露时 ,氧将在其表面扩散 ,形成氧化层和富氧层 (也称表面氧脆化层或氧影响区 ) ,从而影响其力学性能[3] 。有关钛合金在高温下的表面污染和氧化行为已有较多的文献报道[4 ] ,但研究的氧化温度多在 80 0℃以上[5] ,对其使用温度附近的氧化行为还缺乏了解 ,尤其是对Ti811这一具有广泛应用前景的钛合金 ,其使用温度附近的氧化行为研究也未见报道。因此 ,本文对Ti811钛合金在不同温度下进行热暴露 ,考察该合金在使用温度附近的表面氧化行为。1 实验方...  (本文共6页) 阅读全文>>

《机械工程材料》2003年12期
机械工程材料

铌及铌合金的氧化行为

1 引 言随着航空航天技术的高度发展,要求发动机具有更高的推重比及工作效率,必须适应更高的工作温度。而现有发动机所用的镍基高温合金由于受其自身熔点(1400~1600℃)的限制,连续使用温度上限仅为1100℃。因此,研制替代镍基合金的超高温材料势在必行。近年来,难熔金属及其金属硅化物正以其优良的高温性能而越来越受到关注,其中,铌及铌硅化物由于具有其它材料难以媲美的高温力学性能及高熔点而广受青睐[1-4]。然而,由于这类材料的高温抗氧化性能较差,是目前限制其广泛使研究与发展基金资助项目(0211)用的主要障碍。作者简要介绍了铌和铌硅化合物的氧化行为及其一些研究进展。2 铌的氧化行为铌是一种难熔金属(熔点2468℃),bcc结构,热膨胀系数7.2,高温强度大,延性好,热传导也好。铌在常温下化学性质稳定,但随着温度的升高,在空气中氧化现象严重,会形成Nb2O5的粉状氧化膜不断剥落,发生破裂氧化。试验表明,铌在低于350℃空气中氧化增重...  (本文共4页) 阅读全文>>

《新型碳材料》1980年10期
新型碳材料

B_4C-SiC/C复合材料高温自愈合抗氧化性能研究 Ⅰ 复合材料恒温氧化行为研究

B4C-SiC/C复合材料高温自愈合抗氧化性能研究Ⅰ复合材料恒温氧化行为研究郭全贵宋进仁刘朗张碧江(中国科学院山西煤炭化学研究所太原030001)摘要制备了B4C-SiC/C复合材料,并对其在800℃,1000℃,1200℃的恒温氧化行为进行了考察。在实验基础上,分析了影响其氧化行为的主要因素,并对复合材料的自愈合抗氧化性进行了初步评价。结果表明,复合材料在氧化过程中表现出自愈合抗氧化特性,这种性能依赖于复合材料中的B4C、SiC的含量、配比及氧化温度和氧化气氛。经过分析认为,复合材料的自愈合抗氧化性的差异可归因于在氧化条件下,复合材料表面生成陶瓷氧化物B2O3与SiO2的速率、含量及其物性(粘性、对基体材料的润湿性、挥发性和对氧的扩散系数)的不同。关键词B4C-SiC/C复合材料自愈合抗氧化分类号TB332炭材料集耐热性、导电性、润滑性及耐腐蚀性于一身,广泛地应用在诸多领域[1]。但是,炭材料在高于400℃(由于炭基体材料及...  (本文共5页) 阅读全文>>

《粉末冶金技术》1986年02期
粉末冶金技术

两种金属陶瓷的氧化行为

一、前 ~立一 口之一的热天平上于大气介质中进行抗氧化实验。结果如图ia)和b)所示。 采用粉宋冶金方法制备的MO一zro:型(简称I型)和Cr一A一looa型(简称亚型)两种金创属陶瓷材料,通过工厂实验证明:由五型材料制作的热挤压模具比工型材料的使用寿命长、硬度高、抗氧化性能好。本文是利用热天平称量法定量地比较这两种金属陶瓷的氧化行为,并绘制出氧化腐蚀动力k一t曲线和接近于实际使用温度(700“c)的△w一t曲线,并对它们的氧化现象进行了初步分析。! 温空,14001100℃钻翻变,’c李外认。「广司粤华卿掣}}乳!{.} 二、实验方法 将工型和五型金属陶瓷材料用电火花线切割成所需尺寸和形状,并进行表面抛光和称重。利用白金柑祸按实验要求的升温制度进行空白实验,即可得柑祸的垂量/温度曲线,然后将准备好的试样置于已作空白实验的钳祸中,升温后热天平自动记录试样重量随温度和时间的变化。本实验升温制度为:从室温升到700oc为2小时,然...  (本文共3页) 阅读全文>>