1 军事科学院, 国防科技创新研究院, 北京 100071
2 中国航发北京航空材料研究院, 石墨烯及应用研究中心, 北京100095
超高温陶瓷材料耐温性能优异, 但本征脆性和较差的抗热冲击性能一直都是限制其进一步工程应用的主要障碍。石墨烯作为一种碳原子排列成蜂窝结构的二维纳米材料, 具有优异的力学、电学和热学性能, 常被作为添加相来改性陶瓷基体, 使其成为陶瓷复合材料中理想的增韧材料, 实现复合材料的功能化和结构化。本文对石墨烯/超高温陶瓷基复合材料的制备工艺、仿生构筑、微观形貌、宏观性能等方面的研究成果进行了全面的综述, 着重论述了石墨烯对超高温陶瓷基体的增韧作用效果及机理、热学性能、抗热震性能、抗氧化性能的影响, 并对目前面临的挑战和未来发展进行展望。
石墨烯 超高温陶瓷复合材料 力学性能 抗热震性能 抗氧化性能 graphene ultra-high temperature ceramic composites mechanical properties thermal shock resistance oxidation resistance
武汉科技大学, 省部共建耐火材料与冶金国家重点实验室, 武汉 430081
以电熔白刚玉、鳞片石墨、活性 α-Al2O3微粉、金属 Al粉和 Si粉为主要原料、h-BN (质量分数 0%、3%)为添加剂, 制备低碳 Al2O3-C耐火材料, 研究了不同氮化温度下添加 h-BN对 Al2O3-C耐火材料显微结构、物理性能以及抗氧化性能的影响。结果表明: 添加 h-BN促进了 SiC晶须的生成, 在 1 400℃氮化后添加 h-BN样品的常温耐压强度和常温抗折强度较未添加 h-BN样品分别提高了 6%和 10%；添加 h-BN样品的抗氧化性能得以显著提升, 其中 1 500℃氮化后添加 h-BN样品的抗氧化性能较未添加 h-BN样品提高了 21%。
六方氮化硼 氮化温度 低碳铝碳耐火材料 抗氧化性能 物理性能 hexagonal boron nitride nitriding temperature low-carbon aluminum carbon refractories oxidation resistance physical properties
1 沧州师范学院化学与化工学院，河北 沧州 061000
2 天津大学，先进陶瓷与加工技术教育部重点实验室，天津 300110
为提高MoSi2的低温抗氧化能力，采用直接预氧化法制备了核壳结构MoSi2@SiO2粉体，研究了适宜的预氧化条件及MoSi2@SiO2的结构和低温抗氧化性能。结果表明：经过800 ℃预氧化处理1 h可以得到原位包覆核壳结构MoSi2@SiO2粉体，SiO2壳层的形成是基于MoSi2的非选择性氧化以及氧化产物MoO3的挥发，生成的SiO2壳层为无定形态。 MoSi2@SiO2在400~700 ℃等温循环氧化12 h的氧化质量增加率小于1.6%。
二硅化钼 预氧化法 核壳结构 抗氧化性能 molybdenum disilicide preoxidation core-shell structure oxidation resistance
1 1.西北工业大学 超高温结构复合材料重点实验室, 西安710072
2 2.中国燃气涡轮研究院, 成都 610500
3 3.北京理工大学 先进技术结构研究院, 北京 100081
高熵陶瓷作为新型材料, 较大的构型熵赋予其独特的性能, 其中高熵过渡金属碳化物有望成为高超声速飞行器热防护系统的备选材料。相比于单组元碳化物陶瓷, 高熵化的单相陶瓷在综合性能上有较大地提高。目前, 高熵过渡金属碳化物陶瓷的研究还处于初始阶段, 关于高熵过渡金属碳化物的成分设计和理论分析还缺少足够的研究支撑。另外, 如何制备高纯度高熵过渡金属碳化物还需要进一步探索。在高熵过渡金属碳化物陶瓷的性能方面, 还缺少深入的研究。本文针对高熵陶瓷的理论设计和制备方法展开综述, 详细介绍了高熵过渡金属碳化物的力学、热导及抗氧化性能的研究进展, 并指出了高熵过渡金属碳化物陶瓷在超高温陶瓷领域存在的科学问题, 展望了高熵过渡金属碳化物陶瓷未来的发展方向。
高熵过渡金属碳化物陶瓷 构型熵 力学性能 热导性能 抗氧化性能 综述 high-entropy transition metal carbide configurational entropy mechanical property thermal conductivity oxidation-resistance review
昆明理工大学材料科学与工程学院, 云南 昆明 650093
采用激光熔覆技术在45#钢基底上制备了AlxCrFeCoCuNi(x=0.5、2.0、4.0)高熵合金涂层, 研究了Al含量x对涂层的抗氧化性能的影响规律。利用扫描电镜、能谱仪和X射线衍射仪对涂层结构进了测定, 进而揭示铝含量的影响。结果表明, 高熵合金涂层主要由简单面心和体心立方结构的固溶体组成, 并且随着铝含量增加到x=4时完全转变为单一的体心立方结构。在900 ℃大气气氛中氧化动力学曲线表明AlxCrFeCoCuNi高熵合金涂层具有较好的抗氧化性能, 并且随着Al含量的增加而提高。这是因为高温氧化后其表面主要生成了Al2O3和Cr2O3保护膜, 从而提高了AlxCrFeCoCuNi高熵合金涂层的抗氧化性能。
激光熔覆 高熵合金 涂层 抗氧化性能 laser cladding high entropy alloy coating oxidation resistance
