炭材料的高温抗氧化性研究进展.pdf

炭素2010年第1期
·32·CARBON总第141期

文章编号；1001—8948(2O1O)01一O032一O6

炭材料的古同In日n抗氧化性研究进展

朱云虎，耿浩然，陈广立，田宪法
(1．济南大学材料科学与工程学院，济南250022；
2．山东大学材料科学与工程学院，济南250061)

摘要：介绍了炭材料的氧化过程，综述了国内外目前提高炭材料抗氧化性能的两个主要途径；基体改性技术
和涂层技术。重点阐述了抗氧化涂层的基本要求，涂层的制备方法以及各涂层体系，提出了对于炭材料高温
抗氧化性研究方面的一些认识，阐明了其发展前景。
关键词：炭材料；抗氧化；涂层
doi：10．3969／j．issnl001-8948．2010．01—007
中图分类号：TQ165文献标识码：A

PRoGRESSINRESEARCHoNHIGHTEMPERATURE
oXIDATIoN—RESISTANCEOFCARBONMATERIALS

ZhuYun—hu，GengHao-ran，ChenGuang-li，TianXian—fa

(1．SchoolofMaterialScienceandEngineering，UniversityofJinan，Jinan250022，China；
2．SchoolofMaterialScienceandEngineering，UniversityofShandong，Jinan250061，China)

Abstract：Theoxidationprocessandtwomethodsforimprovingoxidationresistanceathomeandabroad
(oxidationresistancematrixmodificationtechniqueandoxidationresistancecoatingtechnique)ofcarbon
materialswerereviewed．Thebasicrequirementsofoxidation-resistancecoating，thepreparingmethodsof

coatings，andthedifferentoxidation-resistancecoatingsystemswereemphasizedinthediscussion，andthe
prospectsofcarbonmaterialswithoxidation-resistancecoatingathightemperaturewerepointedout．

Keywords：carbonmaterials；oxidationresistance；coating

较常温下反而有所提高。炭材料的优异性能决定了
0前言
它既可以作为功能材料，又可以作为高温结构材料。
炭材料(包括石墨和炭／炭复合材料)具有一系这些突出的性能使得炭材料在航空航天领域和高推
列优良的性能，如低密度、模量高、强度大、高温稳定重比发动机材料方面得到了广泛的应用，如火箭发动
性好、抗烧蚀性能好、耐磨损性能优异、优良的生物机喷管及其喉衬、再人式飞行器、航天飞机的端头帽
活性等，尤其是在10001300~C高温下，强度性能和机翼前缘的热防护系统、洲际导弹的端头和鼻锥、

牧稿日期l2009—07—17
作者筒介。朱云虎(1985-)。男，硕士生，主要从事C／SiC复合材料的研究。E-mail：zyh一[e-mail]
通讯作者t耿涪然(1954一)，男，教授，博士生导师。
第1期朱云虎等炭材料的高温抗氧化性研究进展·33·

飞机刹车盘等，显示出了极大的优越性Ll]。另外，炭氧化起始温度；或形成玻璃状覆盖层防止氧气向内
材料用于制作模具、化学过滤器、有色合金熔炼器具、扩散；或与杂质形成稳定的盐，使之失去催化作用。
高温炉底板、晶体生长炉附件等民用制件，使用广泛。因此，基体改性技术的抑制氧化成分的选择要满足

但是炭材料在高于500~C时会出现明显氧化，导致材一定条件[1，其中包括：
料的力学性能随氧化失重率的增加而不断退化，从而(1)与基体之间需要具备良好的化学相容性；
限制了炭材料的使用范围。研究表明L6]，当炭材料的(2)具备较低的氧气、湿气渗透能力；
氧化失重分别达到1和1O时，材料强度分别下降(3)不能对氧化反应有催化作用；
1O和3O。因而，提高炭材料的抗氧化性是一项关(4)不能影响炭材料原有的优秀机械性能。
键任务，成为未来研究的重点。在基体中加入氧化抑制剂有两种方式[1引：(1)
在炭材料初步制备完成以后引入，如采用CVI工艺
l氧化过程渗入SiC、TiC；(2)在炭材料制备过程中添加B、W、
Si、B0s、ZrO。等。目前，常用的抑制