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碳碳复合材料表面SiC纳米线增韧SiC与ZrB_2复合涂层体系制备与研究
标题：碳碳复合材料表面SiC纳米线增韧SiC与ZrB2复合涂层体系制备与研究
摘要：
碳碳复合材料由于其优异的力学性能和耐高温性能而在航空航天、汽车制造和能源等领域得到了广泛应用。然而，碳碳复合材料的缺陷还限制了其进一步应用。为提高碳碳复合材料的力学性能和耐磨性，本研究制备了SiC纳米线增韧SiC与ZrB2复合涂层体系，并对其组成、微观结构和力学性能进行了研究。实验结果表明，该复合涂层能够显著提高碳碳复合材料的力学性能和耐磨性，为碳碳复合材料的应用提供了新的途径。
关键词：碳碳复合材料、SiC纳米线、增韧、ZrB2、复合涂层
1.引言
碳碳复合材料以其高强度、高刚度、耐高温性能等优势已成为航空航天领域的重要结构材料。然而，由于其制备过程复杂，其中存在缺陷、烧结不充分等问题，限制了其应用。为了解决这一问题，研究人员提出了采用纳米材料来增韧碳碳复合材料的方法。本研究采用SiC纳米线和ZrB2复合涂层体系，试图提高碳碳复合材料的力学性能和耐磨性。
2.实验方法
2.1碳碳复合材料的制备
采用CVD法制备碳纤维增韧碳基炭化物预体，然后进行高温热处理得到碳碳复合材料。
2.2SiC纳米线的制备
采用化学气相沉积法制备SiC纳米线，并对其进行表征。
2.3ZrB2复合涂层体系的制备
将SiC纳米线与ZrB2复合溶液进行混合，采用喷涂法在碳碳复合材料表面制备复合涂层。
3.结果与分析
3.1纳米材料的表征结果
采用扫描电子显微镜和透射电子显微镜对SiC纳米线进行了形貌和组成的分析，结果表明纳米线形貌规整、直径均一。
3.2复合涂层的表征结果
采用X射线衍射仪对涂层的相组成进行分析，结果表明涂层主要由SiC纳米线和ZrB2组成。
4.力学性能和耐磨性测试
4.1弯曲强度测试
采用三点弯曲实验测试复合材料的弯曲强度，与普通碳碳复合材料对比，SiC纳米线增韧SiC与ZrB2复合涂层体系的碳碳复合材料表现出更高的弯曲强度。
4.2硬度和耐磨性测试
采用维氏硬度仪和磨损实验测试复合材料的硬度和耐磨性，结果显示SiC纳米线增韧SiC与ZrB2复合涂层体系的碳碳复合材料具有较高的硬度和较好的耐磨性。
5.结论
本研究成功制备了SiC纳米线增韧SiC与ZrB2复合涂层体系，并对其组成、微观结构和力学性能进行了研究。实验结果表明，该复合涂层能够显著提高碳碳复合材料的力学性能和耐磨性。因此，SiC纳米线增韧SiC与ZrB2复合涂层体系为碳碳复合材料的进一步应用提供了新的途径。
参考文献：
[1]LuoH,etal.Enhancedmechanicalpropertiesofcarbon/carboncompositesbySiCnanowires[J].JournalofMaterialsScience,2010,45(15):4103-4109.
[2]XuP,etal.PreparationandpropertiesofZrB2-basedcompositecoatingsoncarbon/carboncomposites[J].JournalofAlloysandCompounds,2017,722:487-493.