【正文】 雖然工藝簡(jiǎn)單，但該 C/C只能在 600℃以下使用，因?yàn)楦邷?F表面的官能團(tuán) (COH、 CO2H和 C=O)將會(huì)消失。 固相復(fù)合是將抗氧化劑 (如 Si、 Ti、 B、 BC、 SiC、 TiB2和 ZrB2 、 MoSi2等 )以固相顆粒的形式引入 C/C 基體，在氧化過(guò)程中能形成玻璃的抗氧化劑稱為玻璃形成劑，其作用是對(duì)碳基體進(jìn)行部分封填；不能形成玻璃的抗氧化劑稱為聚氧劑，其作用是吸收擴(kuò)散入碳基體中的氧?？寡趸瘎┦窃诮n碳化過(guò)程中以顆粒填料的形式摻入樹脂或?yàn)r青而引入 C/C 基體。 液相浸漬是在制備結(jié)束后將抗氧化劑以先驅(qū)體的形式引入 C/C基體，通過(guò)加熱轉(zhuǎn)化得到抗氧化劑，抗氧化劑可能是氧化物玻璃或非氧化物。 在 C/C制備的致密化階段用 CVI引入部分陶瓷基體 (SiC），可以顯著提高 C/C的抗氧化性能。 SiC 含量增加， C/C 一 SiC 的剪切強(qiáng)度和抗氧化性能提高，韌性和使用溫度下降。 14 在更高溫度下 (超過(guò) 1000℃ )工作的 C/C 必須依靠涂層防氧化，因此涂層是C/C最有效的防氧化手段。制備 C/C防氧化涂層必須同時(shí)考慮涂層揮發(fā)、涂層缺陷、涂層與基體的界面結(jié)合強(qiáng)度、界面物理和化學(xué)相容性、氧擴(kuò)散、碳逸出等諸多基本問(wèn)題，正是這些基本問(wèn)題決定了涂層一般都具有兩層以上的復(fù)合結(jié)構(gòu)。首先，涂層必須具有低的氧滲透率和盡可能少的缺陷，以便有效阻止氧擴(kuò)散。其次，涂層必須具有低的揮發(fā)速度，以防止高速氣流引起的過(guò)量沖蝕。再次，涂層與基體必須具有足夠的結(jié)合強(qiáng)度，以防止熱震環(huán)境引起的剝落。涂層還必須有效阻止碳的擴(kuò)散逸出， 以防止碳熱還原反應(yīng)對(duì)最外層氧化物的破壞。最后，涂層中的各種界面都必須具有良好的界面物理和化學(xué)相容性，以減小熱膨脹失配引起的裂紋和防止界面擴(kuò)散和界面反應(yīng)。 目前為止，已經(jīng)研制涂層體系主要有單一涂層和復(fù)合涂層，復(fù)合涂層因各層之間能夠相互協(xié)調(diào)、相互彌補(bǔ)，更能滿足抗氧化的要求，因此近些年來(lái)，研究的重點(diǎn)主要集中在復(fù)合涂層領(lǐng)域，以便獲得更好復(fù)合涂層。 雙層復(fù)合涂層是最簡(jiǎn)單的復(fù)合涂層，一般以 SiC為內(nèi)涂層，稱為阻擋層，給氧的擴(kuò)散提供障礙，以耐火氧化物、高溫玻璃或高溫合金為外層，稱為封填層，利用其良好的高溫自愈合性來(lái)愈合由 于涂層和 C/C 復(fù)合材料熱膨脹系數(shù)不匹配產(chǎn)生的裂紋。目前使用最多的體系是 SiC/SiO2 涂層，并且又發(fā)展了改性硼酸鹽玻璃、硅酸鹽玻璃、磷酸鹽玻璃及復(fù)合玻璃涂層體系 ,以 SiC 為內(nèi)涂層，以摻加 MoSi2的硼硅酸鹽玻璃為外涂層的雙層復(fù)合涂層，能夠在 1300℃的靜態(tài)空氣中保持較好的穩(wěn)定性。以陶瓷相 ZrO SiC等為阻擋層的復(fù)合涂層，能在 11001500℃范圍內(nèi)對(duì) C/C復(fù)合材料發(fā)揮有效的保護(hù)作用。 多層復(fù)合涂層在高溫條件下不易產(chǎn)生裂紋，對(duì)基體性能好。在 1800℃以上短時(shí)間 (2h 左右 )工作的涂層是由 HfB ZrB2等硼化物與 SiC 組成的復(fù)合涂層。1800℃以上長(zhǎng)壽命防氧化涂層有兩種設(shè)想的涂層結(jié)構(gòu)。第一種是高熔點(diǎn)氧化物/SiO2 玻璃 /高熔點(diǎn)氧化物 /碳化物。外層氧化物防止腐蝕和沖蝕； SiO2 玻璃封填裂紋和阻止氧擴(kuò)散；碳化物保證 C/C與氧化物的化學(xué)相容性；內(nèi)層氧化物提高碳化物與玻璃的化學(xué)相容性。制備這種涂層的主要難點(diǎn)是發(fā)展?jié)M足各層之間化學(xué)相容的制備工藝和協(xié)調(diào)各層之間的熱膨脹匹配關(guān)系。第二種種是 Rh/Ir/碳化物。 15 Rh 是阻止氧擴(kuò)散能力很強(qiáng)的氧阻擋層； Ir 是 Rh 與碳化物的隔離層；碳化物是Ir與 C/C的隔離層。制備這種涂層的成 本非常高，工藝條件也很苛刻。 梯度復(fù)合涂層中涂層與基體兩相濃度呈連續(xù)分布，使得多相涂層之間組成亦呈連續(xù)分布，從而消除了界面應(yīng)力，達(dá)到抗氧化目的。在 C/C復(fù)合材料的表面形成多層涂覆性的梯度功能材料。從里向外，一種或多種組分 (如金屬、陶瓷、纖維、聚合物等 )的結(jié)構(gòu)、物性參數(shù)和物理、化學(xué)、生物等單一或綜合性能都呈現(xiàn)連續(xù)變化。這種連續(xù)變化，消除了界面的影響，使梯度涂層和基體的結(jié)合強(qiáng)度增大，抗熱震性能好，不易產(chǎn)生裂紋和從基體剝離，是 15001800℃首選的抗氧化涂層技術(shù)。 碳 /碳復(fù)合材料的現(xiàn)狀 碳 /碳作為防熱結(jié)構(gòu) 材料，碳 /碳在航空領(lǐng)域的應(yīng)用目標(biāo)是航空發(fā)動(dòng)機(jī)的熱端部件，如渦輪盤和葉片、燃燒室、噴油桿、內(nèi)錐體和尾噴管調(diào)節(jié)片等。超高溫防熱材料主要有難熔金屬、陶瓷復(fù)合材料、改性的碳 /碳復(fù)合材料等由于難熔金屬具有成本高、密度大難以加工和抗氧化性差等缺點(diǎn)，很難將其作為飛行器防熱材料，因此，陶瓷基復(fù)合材料、碳 /碳復(fù)合材料成為了超高溫防熱材料發(fā)展方向。目前新型的碳 /碳抗氧化復(fù)合材料已經(jīng)在地面 2022℃考核試驗(yàn)中表現(xiàn)出了良好的抗氧化性。 碳 /碳復(fù)合材料的研究方向 經(jīng)過(guò) 30多年的發(fā)展，抗氧化碳 /碳材料從自身基體改性到抗氧化涂層制備 都取得了顯著的成果。然而碳碳復(fù)合材料還是存在一些問(wèn)題：涂層的制備周期過(guò)長(zhǎng)，制備工藝復(fù)雜，成本較高；防護(hù)涂層達(dá)不到長(zhǎng)時(shí)間的工作能力，涂層穩(wěn)定性和致密性不足；涂層中存在較大的熱應(yīng)力而導(dǎo)致涂層開裂，盡管通過(guò)采用梯度涂層、多層復(fù)合涂層等技術(shù)，一定程度上緩解了涂層的開裂。對(duì)碳 /碳復(fù)合材料防氧化問(wèn)題還需進(jìn)一步深入進(jìn)行研究，以滿足碳 /碳復(fù)合材料的需求。 16 參考文獻(xiàn) [1]弭群，曹麗云，黃劍鋒 .碳 /碳復(fù)合材料基體抗氧化性改進(jìn)研究進(jìn)展 [J].兵器材料科學(xué)與工程， 2022,33（ 2）： 98107. [2]陳少杰，張教強(qiáng)，郭銀明 .碳 /碳復(fù)合材料高溫抗氧化涂層的研究進(jìn)展 [J].腐蝕與防腐， 2022,30（ 10）： 738741. [3]王海軍，王齊華，顧秀娟 .碳碳復(fù)合材料抗氧化行為的研究 [J].材料科學(xué)與工程學(xué)報(bào)， 2022,21（ 1）： 117120. [4]陳磊山 .碳碳復(fù)合材料高溫抗氧化涂層的研究進(jìn)展 [J].廣東化工， 2022,40(4)：161. [5]李煒 .碳纖維增強(qiáng)抗氧化復(fù)合材料研究進(jìn)展 [J].復(fù)合材料學(xué)報(bào)，2022,30:289293. [6]成來(lái)飛 .高溫長(zhǎng)壽命 C/C防氧化復(fù)合梯度涂層的研究 [J].高技術(shù)通訊， 1996,6（ 5）： 1618. [7]黃劍鋒 ，李賀軍，熊信柏，等 .碳 /碳復(fù)合材料高溫抗氧化涂層的研究進(jìn)展 [J].新型碳材料， 2022,20（ 4）： 373379. [8]曾志安，崔紅，李瑞珍 .C/C 復(fù)合材料高溫抗氧化研究進(jìn)展 [J].炭素， 2022，1:1216. [9]張偉剛 .碳碳復(fù)合材料的寬溫域自愈合抗氧化 [J].中國(guó)材料進(jìn)展， 2022,30（ 11）： 2630. [10]張 勇 ， 何 新 波 ， 曲 選 輝 ， 等 . 超 高 溫 材 料 的 研 究 進(jìn) 展 及 應(yīng) 用[J].2022,21(12):6064. [11]沈軍，謝懷勤 .先進(jìn)復(fù)合材料在航空航天領(lǐng)域的研發(fā)與應(yīng)用 [J].材料科學(xué)與工藝， 2022,16（ 5）： 738741. [12]付前剛，李賀軍，沈?qū)W濤，等 .國(guó)內(nèi) C/C 復(fù)合材料基體改性研究進(jìn)展 [J].中國(guó)材料進(jìn)展， 2022,30（ 11）： 610.