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碳纖維內部抗氧化技術和抗氧化涂層的要求

文章出處:網絡責任編輯:編輯人氣:發表時間:2018-07-16【

1.內部抗氧(Oxygen)化技術

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內部抗氧(Oxygen)化技術是從兩方面來解決C/C復合材料的抗氧化問題(Emerson),其一是改進纖維的抗氧化問題,其二是改進基體材料的抗氧化性。
 
  (1)改進纖維的抗氧(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行涂層,使纖維得到保護。

 
  (2)提高C/C材料(Material)基體的抗氧化(oxidation)性
  
可以通過加入氧化(oxidation)抑制劑的方法來提高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,通過磷與氧的作用,使氧失去氧化活性,從而達到抗氧化的目的,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纖維沿纖維軸向方向堆砌而成,經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復合材料的抗氧化性,還可以在基體中加入有機硅、有機鈦(Ti)等,使基體C被SIC和TIC取代也可達到抗氧化的目的。
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一般來說,內部抗氧化方法,只能解決1000℃以下的C/C復合材料(Material)的氧化防護問題(Emerson),更高溫度的抗氧化問題的解決還需要與其他抗氧化技術相結合。
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  2.抗氧化(oxidation)涂層的基本要求

 
  ①抗氧(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散,這點對含有氧化物的涂層尤為重要,因為氧化物易被C還原。

 
  ③涂層與基體碳之間要能良好結合,形成比較高的結合強度。對多層涂層來說,各層之間也要有良好的結合強度,以免分層或掉落。

 
  ④涂層與基體、涂層的各層之間的熱膨脹(inflate)系數要盡可能接近,避免在較大的熱應力作用下涂層出現裂紋或剝落。
 
  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復合材料(Material)的使用性能。 123456

 
  ⑥涂層與基體及涂層之間在高溫下不能相互反應,可發生高溫分解。碳纖維配件一種含碳量在95%以上的高強度、高模量纖維的新型纖維材料。它是由片狀石墨微晶等有機纖維沿纖維軸向方向堆砌而成,經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。碳纖維配件“外柔內剛”,質量比金屬鋁輕,但強度卻高于鋼鐵,并且具有耐腐蝕、高模量的特性,在國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,又兼備紡織纖維的柔軟可加工性,是新一代增強纖維。
 
 

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