合材料反应，生成碳化硅。历时分别为9h、10h及11h,然后令其自然冷却。精确测量试样 的总表面。 1.2样品的高温抗氧化破坏试验 将高温炉预先升温至指定温度。然后将已秤重的样品推入炉内，令其突然暴露在高温空 气中进行抗氧化性能的破坏性试验。经30mi后，快速取出，在空气中冷却、秤重，求出单 位表面的失重，用以表示样品的烧损程度。如此重复进行，直到复盖层破坏为止。其目的在 于检测碳化硅复盖层与基体材料在剧烈温度变化条件下的结合力和高温下的抗氧化性。 2实验结果 (1)将试样分别在884°C、1023°C、1057°C和1100°C下渗硅10h,测得碳/碳复合材 料结构面所生成碳化硅的厚度如图2。 0.02mm 0.02mm 0.02mm 0.02nm 图2不同温度对生成碳化硅厚度的影响 (a)884C(b)1023C(c)1057C(d)1100C Fig.2 The thickness of silicon carbide depends on the temperatures (2)将在900°C、1000°C及1100°C温度下经过10h化学热处理的样品放入1000~ 1100°C的高温炉中30min,取出冷却。如此反复多次，记录每次氧化烧损值，除以样品总表 面，得出样品的单位表面失重率与破坏性试验次数的关系曲线。同时还绘出未复盖碳化硅的 样品进行对比，如图4。 (3)将埋在渗硅剂粉未中的样品，在1000°C温度下分别进行化学热处理9h、10h及 11h。然后在1000~1100°C条件下进行破坏性试验，每次30min,所得试验次数与单位表面 失重率的关系曲线如图3。 499硅的来源 ， 以气相 沉积法在碳 碳 复合材料表面产生碳化 硅的 复盖层 〔 ’ 。 本实验选择了热处理 方法 ， 在碳 碳 复合材料的表面渗 硅 以形 成 复盖层 。 并在高温 条件下 进行 烧 损破 坏性试 验 ， 以检验 复盖层的抗氧 化能力 。 试验方法 碳化硅能在 ” ” 。 的高温下在空气中长时 间地使 用 ， 即碳化 硅具代良好 的 抗 高温氧化 性能 。 因而 本试验方案是在碳 碳复合材料表面上 ， 通过高温化学处理 以形 成 抗高温氧化的 碳化 硅复盖层 。 生成碳化硅的反 应式 固 石 墨 一 固 反 应的 自由烩 变化 △‘ 协 与温度 的关 系式 【 】 协 一 ， 右方第一项 是 个较大 的值 ， 基 本上 决定 了硅 与碳相 接触生 成碳化硅 的可 能性 。 温度升高虽 使△ 值 向正 方 向变化 。 但在渗硅 的工 作温度范 围 内 ， △ 值变化 不 大 ， 使 △ 总是 一个较 大 的 负值 。 热 力学 分析表明 ， 这 一反 应能 自发进行 。 多相化学 反 应 ， 其过程 中最缓慢的 环 节 ， 一般 都 是 扩散 。 扩散 系数 和温度 通常 呈指 数关 系 。 仑 温度 的增加 ， 会大 大地增加 硅在 固相碳 碳 复合材料 中的扩 散速度 。 提 高温度 会 使动力学 的 有利条件超过 热力学 的不 利 条件 。 使 碳 碳复合材料 表面在较短 时 间 内形成碳化 硅 表面层 。 渗制碳化硅复盖层 本试验采用 固体粉 末渗硅 法 ， 渗硅剂是 由 硅粉 ， 氧 化铝 粉 及 氯化 钱 组 成的 混 合物 〔 ” 。 其中氧化铝 的作 用是 为防止硅粉烧结 ， 氯化 钱是催化剂 ， 以增加 碳化硅 的生成速 ’ 竺 户 甘 ，叫 图 渗 硅 装置 铁板 水玻确密封 还 原 铁 粉 粉 卜 。 ，粉 大增垠 小 柑垠 样品 混 合粉末 乞 度 。 将粉末按 比例秤 取后 ， 充 分 地 混 匀 ， 在 一 条 件下 预 烧 ， 以 除去 水 分 ， 放 人千燥器 中冷 却 。 碳 碳 复合材料试样切 割为边 长 约 的立方体 。 埋 人盛 有渗硅 粉 末的小 增塌 中 。 将 小 柑祸 倒覆在 大增涡 内 ， 如 图 。 在小 增涡外 围充 以不加 氯化铁 的硅粉和氧化铝粉末 。 在上 面铺上 一层 铁粉 。 若 有高温空气进 入时 ， 铁粉 会先氧化 ， 以保 证增祸 内的还原气氛 。 然 后在 顶 部加上盖板 ， 用水玻璃 封住 。 将 大柑祸 分别在 诸不同温度 的马 弗炉 中恒温处 理 ， 使渗硅材 料与 碳 碳复 公吕