CN105967756B - 一种碳/碳复合材料莫来石晶须增韧硅酸盐玻璃抗氧化涂层及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种碳/碳复合材料莫来石晶须增韧硅酸盐玻璃抗氧化涂层及其制备方法，属于抗氧化涂层制备技术领域。本发明方法以简单的熔盐法制备莫来石晶须缓冲层，选择热浸渍法制备玻璃外涂层，此外由于莫来石晶须的引入，也能提高玻璃的稳定性及韧性，减少其在高温下的挥发，从而实现长时间的氧化防护效果。本发明方法在低温下，即可获得结构可控且性能良好的碳/碳复合材料莫来石晶须增韧硅酸盐玻璃抗氧化外涂层，制备的莫来石晶须增韧硅酸盐玻璃层与基体结合良好，可实现复合涂层结构的控制，并且制备周期短、工艺过程简单，且涂层的制备是在低温条件下完成，成本低。
Description
技术领域
本发明属于抗氧化涂层制备技术领域，涉及一种制备碳/碳复合材料复合外涂层的方法，具体涉及一种碳/碳复合材料莫来石晶须增韧硅酸盐玻璃抗氧化涂层及其制备方法。
背景技术
碳/碳(C/C)复合材料是以碳纤维为增强相的碳基复合材料，由于其只由单一的碳元素组成，不仅具有碳及石墨材料优异的耐烧蚀性能，低密度、热膨胀系数低等优点，而且还有优异的力学性能，如高强度、高模量、良好的断裂韧性和耐磨性能，这些性能在2000℃以上的高温下仍可保持，更重要的是在1500℃以上高温环境下其强度随温度的增加不降反升的性能，使其成为最有发展前途的高技术新材料之一，被广泛用作航空和航天技术领域的烧蚀材料和热结构材料。但是，C/C复合材料有一个致命的弱点，碳在370℃的有氧气氛中便开始氧化，高于500℃时迅速氧化，氧化后C/C复合材料的力学性能显著降低，这会导致C/C复合材料毁灭性破坏，这一致命弱点限制了碳/碳复合材料的直接应用。因此，提高C/C复合材料的抗氧化性能就成了使其发挥优异性能的关键，对其进行高温抗氧化防护对其高温应用具有重要的意义。
抗氧化涂层被认为是解决碳/碳复合材料高温氧化防护问题的有效方法。为防止C/C复合材料在高温下氧化，国内外研究人员进行了大量的理论和试验研究，开发出多种抗氧化涂层体系。
目前，已研制的涂层体系有玻璃、金属、陶瓷及复合涂层。玻璃涂层可以填补材料服役时由于变形而产生的裂纹，但常规玻璃在高温下的流动性和挥发性限制了其在更高温度和气流冲刷条件下的使用。贵金属合金涂层如Ir-Al-Si等表现了较好的抗氧化性，但其成本高且氧化保护能力有限。陶瓷涂层是目前研究的热点，且普遍采用的是硅基陶瓷。其技术关键是利用高温下SiO2或反应生成的SiO2来填充涂层中的裂纹等缺陷，作为密封物质来阻挡氧的渗入。目前研究较多的是硅基陶瓷涂层。为了结合各种材料之优点，研究者还开发了以SiC为过渡层的复合涂层，如SiC/MoSi2[J.F.Huang,B.Wang,H.J.Li,M.Liu,L.Y.Cao,C.Y.Yao.A MoSi2/SiC oxidation protective coating for carbon/carboncomposites,Corros.Sci.53(2011)834-839.]、SiC/Mullite[K.T.Wang,L.Y.Cao,J.F.Huang,J.Fei,A mullite/SiC oxidation protective coating for carbon/carboncomposites,J.Eur.Ceram.Soc.33(2013)191-198.]、SiC/Yttrium silicate[M.Huang,K.Z.Li,H.J.Li,J.F.Huang,,Yttrium silicate coatings for SiC coated C/Ccomposites prepared by atmospheric plasma spraying,Carbon.48(2010)3974-3977.]。通过大量研究，发现上述陶瓷涂层有一个共同的缺点，那就是由于陶瓷材料固有的脆性，很容易在热震过程中产生裂纹，甚至脱落。由于硅基陶瓷自氧化产生的SiO2量少，且在高温及冲刷气流作用下挥发严重，难以愈合大的裂纹。因此常常需要在表面再制备一层玻璃层来封填裂纹。但玻璃层在高速离子流冲刷环境下也容易快速挥发，降低了封填效果。为了克服上述缺点，研究者尝试采用在涂层中引入第二相增强材料，以提高陶瓷涂层的韧性，从而在提高涂层抗热震性能的同时大幅提高其抗氧化性能。付前刚等采用SiC晶须增强陶瓷的复合涂层模式，制备了SiCf-MoSi2-SiC-Si/SiC复合涂层[Fu Q G,Li H J,Li K Z.etal.SiC whisker-toughened MoSi2-SiC-Si coating to protect carbon/carboncomposites against oxidation,Carbon.44(2006)1845-1869.]，该涂层能在1500℃下有效保护C/C复合材料200h，因SiC晶须具有优异的力学性能，使得SiC内涂层得到增强后，能够克服穿透性裂纹的产生，从而提高了涂层高温抗氧化和抗冲刷的能力。近年来，研究者开发了一系列纳米线、纳米带增强涂层体系，褚衍辉等采用固渗法和化学气相沉积法所制备了SiCNR-SiC-Si[Y.H.Chu,H.J.Li,H.J.Luo,L.Li,L.H.Qi,Oxidation protection ofcarbon/carbon composites by a novel SiC nanoribbon-reinforced SiC-Si ceramiccoating,Corros.Sci.92(2015)272-279.]涂层，结果表明，碳化硅纳米带的引入大大提高了涂层的力学性能，以及在全温段的抗氧化性能。此外，研究者制备的SiCNW-SiC-ZrB2-ZrC[L.Li,H.J.Li,Y.Y Li,X.M.Yin,Q.L.Shen,Q.G.Fu,A SiC-ZrB2-ZrC coating toughenedby electrophoretically-deposited SiC nanowires to protect C/C compositesagainst thermal shock and oxidation,Appl.Surf.Sci.349(2015)465-471.]，SiCNW-SiC-Si[Y.H.Chu,H.J.Li,L.Li,L.H.Qi,Oxidation protection of C/C composites byultra long SiC nanowire-reinforced SiC-Si coating,Corros.Sci.84(2014)204-208.]等均取得了很好的抗氧化和抗热震效果。
到目前为止外涂层的制备方法多种多样，主要有以下几种：超临界态流体技术，化学气相沉积，包埋法，原位成型，溶胶-凝胶法，熔浆涂覆反应，爆炸喷涂和超声波喷涂法等。上述制备工艺存在生产周期比较长、工艺复杂，涂层与基体结合性能差的问题，且涂层的制备大多在高温条件下完成，制备过程对设备要求高，制备成本高。
目前，采用熔盐法结合热浸渍法制备莫来石晶须增韧硅酸盐玻璃抗氧化外涂层的方法还未见报道。
发明内容
为了克服上述现有技术存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种碳/碳复合材料莫来石晶须增韧硅酸盐玻璃抗氧化涂层及其制备方法，该方法操作简单，对设备要求低，反应周期短，成本低，采用此方法可以制备出厚度均匀，结构致密的碳/碳复合材料莫来石晶须增韧硅酸盐玻璃抗氧化外涂层。
本发明是通过以下技术方案来实现：
一种碳/碳复合材料莫来石晶须增韧硅酸盐玻璃抗氧化涂层的制备方法，包括以下步骤：
1)按Al2(SO4)3·18H2O：Na2SO4＝9:10的质量比，取Al2(SO4)3·18H2O和Na2SO4，充分混匀后，制得混合复盐A；
2)将SiC-C/C复合材料试样(带有SiC涂层的C/C复合材料试样)进行超声清洗，烘干后，按SiC-C/C复合材料试样：混合复盐A＝(1～3)：19的质量比，将SiC-C/C复合材料试样包埋于混合复盐A中，于900～950℃下，热处理后，冷却；
3)将经步骤2)处理后的试样用沸水清洗，直至洗净未反应的熔盐，然后将试样干燥，制得带有莫来石晶须层的试样(mullite/SiC-C/C)；
4)将玻璃粉与莫来石晶须混匀，得到混合粉料，将该混合粉料分散于硅溶胶与蒸馏水混合而成的混合溶液中，制得混合粉料浓度为100～200g/L的悬浮液B1，将悬浮液B1超声震荡后，再经磁力搅拌，制得悬浮液B2；
5)将步骤3)制得的带有莫来石晶须层的试样预热后，立即取出浸泡于悬浮液B2中，热浸渍处理1～5min，然后取出试样进行超声清洗、干燥；
6)重复步骤5)操作10～20次，制得所需涂层厚度的碳/碳复合材料莫来石晶须增韧硅酸盐玻璃抗氧化涂层。
步骤1)所述的充分混匀，是将Al2(SO4)3·18H2O和Na2SO4置于研钵中，充分研磨30～60min。
步骤2)是将SiC-C/C复合材料试样置于乙醇中超声清洗，然后于50～80℃下烘干。
步骤2)是将混合复盐A置于刚玉坩埚中，将SiC-C/C复合材料试样包埋于混合复盐A中，然后将刚玉坩埚置于马弗炉中，热处理30～60min。
步骤3)是将洗净的试样在60～90℃的电热鼓风干燥箱中干燥1～3h。
硅溶胶与蒸馏水混合而成的混合溶液中，硅溶胶与蒸馏水的体积比为1:3；混合粉料中，莫来石晶须的质量分数为5～20％，玻璃粉的质量分数为80～95％。
步骤4)中将悬浮液B1超声震荡5～10min，然后在磁力搅拌器上搅拌1～2h，得悬浮液B2。
步骤5)所述的预热是将带有莫来石晶须层的试样置于马弗炉中，于200～300℃下进行预热，预热时间为5～20min。
步骤5)是将热浸渍处理后的试样于乙醇中超声清洗，并在50～80℃下，干燥30～60min。
本发明还公开了采用上述方法制得的碳/碳复合材料莫来石晶须增韧硅酸盐玻璃抗氧化涂层，该抗氧化涂层厚度均匀，结构致密，表面无裂纹，涂层与基体结合强度大。
与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
本发明公开的制备碳/碳复合材料莫来石晶须增韧硅酸盐玻璃抗氧化涂层的方法，首先，以简单的熔盐法制备莫来石晶须缓冲层，一方面可以提高内外涂层之间的润湿性，另一方面提高内外与层的结合强度；其次，选择热浸渍法制备玻璃外涂层，在高温下，熔融的玻璃会弥补涂层中存在的缺陷，此外由于莫来石晶须的引入，也能提高玻璃的稳定性及韧性，减少其在高温下的挥发，从而实现长时间的氧化防护效果。本发明方法在低温下，即可获得结构可控且性能良好的碳/碳复合材料莫来石晶须增韧硅酸盐玻璃抗氧化外涂层，制备的莫来石晶须增韧硅酸盐玻璃层与基体结合良好，可实现复合涂层结构的控制，并且制备周期短、工艺过程简单，且涂层的制备是在低温条件下完成，成本低，具有广阔的应用前景。
经本发明方法制得的碳/碳复合材料莫来石晶须增韧硅酸盐玻璃抗氧化涂层，厚度均匀，结构致密，无明显的孔洞和裂纹，内外涂层结合紧密，没有明显的界限。
附图说明
图1为采用熔盐法制备的莫来石晶须层的XRD图谱；
图2为实施例1条件下所制备的莫来石晶须层的SEM照片；其中，(a)为莫来SEM照石晶须层的表面片；(b)为(a)的局部放大照片；(c)为莫来石晶须层的断面SEM照片；(d)为(c)的局部放大照片；
图3为实施例1条件下所制备的莫来石晶须增韧硅酸盐玻璃涂层的SEM照片；其中，(a)为表面SEM照片；(b)为断面SEM照片。
具体实施方式
下面结合具体的实施例对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。
实施例1
一种碳/碳复合材料莫来石晶须增韧硅酸盐玻璃抗氧化涂层的制备方法，包括以下步骤：
(1)按质量比为9:10的比例分别称取分析纯的Al2(SO4)3·18H2O和Na2SO4于研钵中，充分研磨30min至混合均匀，得二者的混合复盐A。
(2)将带有SiC涂层的C/C复合材料试样(SiC-C/C)置于乙醇中进行超声清洗，然后取出试样于60℃下烘干，称量SiC-C/C试样质量，以质量比为1:19的比例称取上述复盐A于刚玉坩埚中，并将SiC-C/C试样包埋于复盐中。
(3)将包埋了SiC-C/C试样的坩埚置于马弗炉中于900℃反应60min。
(4)待反应完毕随炉冷却到室温后，取出；在100℃的沸水中进行水洗，直至洗净未反应的熔盐，然后将试样在60℃的电热鼓风干燥箱中干燥3h得到带有莫来石晶须层的试样(mullite/SiC-C/C)。
(5)将自制玻璃粉与莫来石晶须组成的混合粉料分散于20mL蒸馏水与硅溶胶以3:1的比例组合而成的混合溶液中配制成混合粉料浓度为100g/L的悬浮液B1，混合粉料中莫来石晶须的质量分数为5％，玻璃粉的质量分数为95％，将悬浮液B1超声震荡5min，然后在磁力搅拌器上搅拌1h，得悬浮液B2。
(6)将(4)所得的mullite/SiC-C/C试样在马弗炉中于200℃进行预热，预热时间20min。将预热后的试样从马弗炉中取出即刻浸泡于悬浮液中5min进行热浸渍。
(7)取出热浸渍后的试样于乙醇中超声清洗，并在50℃下干燥60min。
(8)重复步骤(6)和(7)20次，调节涂层厚度，即得莫来石晶须增韧硅酸盐玻璃抗氧化外涂层。
参见图1，图1是采用熔盐法制备的莫来石晶须层的XRD图谱，从图中可看出采用熔盐法能在SiC-C/C表面成功制备莫来石晶须层。莫来石的衍射峰强度明显低于SiC，这说明熔盐法在制备莫来石晶须层时对SiC-C/C的腐蚀并不大，可以起到较好的改性作用。
参见图2，图2是所制备的莫来石晶须层的SEM照片，从图2(a)中可看出，所制备的莫来石晶须层表面粗糙，多孔。从图2(b)的放大照片可看出，所制备的莫来石晶须层由均匀的集束状晶须组成，均匀的分布着微孔。从图2(c)的断面SEM照片可看出，通过熔盐法在SiC-C/C试样表面均匀的制备出厚度为10～20μm的莫来石晶须层。图2(d)的放大照片进一步表明所制备的莫来石晶须为集束状。
参见图3，图3是采用熔盐法结合热浸渍法所制备的莫来石晶须增韧硅酸盐玻璃涂层的SEM照片。从图3(a)中可看出，所制备的莫来石晶须增韧硅酸盐玻璃涂层表面致密均匀，无明显的孔洞和裂纹。从图3(b)中可看出，所制备涂层非常致密均匀，由于制备了莫来石晶须缓冲层，内外涂层结合紧密，没有明显的界限。
实施例2
一种碳/碳复合材料莫来石晶须增韧硅酸盐玻璃抗氧化涂层的制备方法，包括以下步骤：
(1)按质量比为9:10的比例分别称取分析纯的Al2(SO4)3·18H2O和Na2SO4于研钵中，充分研磨60min至混合均匀，得二者的混合复盐A。
(2)将带有SiC涂层的C/C复合材料试样(SiC-C/C)置于乙醇中进行超声清洗，然后取出试样于80℃下烘干，称量SiC-C/C试样质量，以质量比为2:19的比例称取上述复盐A于刚玉坩埚中，并将SiC-C/C试样包埋于复盐中。
(3)将包埋了SiC-C/C试样的坩埚置于马弗炉中于925℃反应40min。
(4)待反应完毕随炉冷却到室温后，取出；在100℃的沸水中进行水洗，直至洗净未反应的熔盐，然后将试样在80℃的电热鼓风干燥箱中干燥2h得到带有莫来石晶须层的试样(mullite/SiC-C/C)。
(5)将自制玻璃粉与莫来石晶须组成的混合粉料分散于30mL蒸馏水与硅溶胶以3:1的比例组合而成的混合溶液中配制成混合粉料浓度为150g/L的悬浮液B1，混合粉料中莫来石晶须的质量分数为10％，玻璃粉的质量分数为90％，将悬浮液B1超声震荡8min，然后在磁力搅拌器上搅拌1.5h，得悬浮液B2。
(6)将(4)所得的mullite/SiC-C/C试样在马弗炉中于250℃进行预热，预热时间15min。将预热后的试样从马弗炉中取出即刻浸泡于悬浮液中4min进行热浸渍。
(7)取出热浸渍后的试样于乙醇中超声清洗，并在70℃下干燥40min。
(8)重复步骤(6)和(7)15次，调节涂层厚度，即得莫来石晶须增韧硅酸盐玻璃抗氧化外涂层。
实施例3
一种碳/碳复合材料莫来石晶须增韧硅酸盐玻璃抗氧化涂层的制备方法，包括以下步骤：
(1)按质量比为9:10的比例分别称取分析纯的Al2(SO4)3·18H2O和Na2SO4于研钵中，充分研磨50min至混合均匀，得二者的混合复盐A。
(2)将带有SiC涂层的C/C复合材料试样(SiC-C/C)置于乙醇中进行超声清洗，然后取出试样于70℃下烘干，称量SiC-C/C试样质量，以质量比为3:19的比例称取上述复盐A于刚玉坩埚中，并将SiC-C/C试样包埋于复盐中。
(3)将包埋了SiC-C/C试样的坩埚置于马弗炉中于950℃反应30min。
(4)待反应完毕随炉冷却到室温后，取出；在100℃的沸水中进行水洗，直至洗净未反应的熔盐，然后将试样在90℃的电热鼓风干燥箱中干燥1h得到带有莫来石晶须层的试样(mullite/SiC-C/C)。
(5)将自制玻璃粉与莫来石晶须组成的混合粉料分散于40mL蒸馏水与硅溶胶以3:1的比例组合而成的混合溶液中配制成混合粉料浓度为200g/L的悬浮液B1，混合粉料中莫来石晶须的质量分数为20％，玻璃粉的质量分数为80％，将悬浮液B1超声震荡10min，然后在磁力搅拌器上搅拌2h，得悬浮液B2。
(6)将(4)所得的mullite/SiC-C/C试样在马弗炉中于300℃进行预热，预热时间10min。将预热后的试样从马弗炉中取出即刻浸泡于悬浮液中2min进行热浸渍。
(7)取出热浸渍后的试样于乙醇中超声清洗，并在80℃下干燥30min。
(8)重复步骤(6)和(7)10次，调节涂层厚度，即得莫来石晶须增韧硅酸盐玻璃抗氧化外涂层。
综上所述，本发明采用熔盐法结合热浸渍法制备莫来石晶须增韧硅酸盐玻璃抗氧化外涂层，熔盐法制备无机材料具有以下三点优势：
(1)可以明显地降低合成温度和缩短反应时间。这可以归结为由于盐的熔体的形成，使反应成分在液相中的流动性增强，扩散速率显著提高。同时由于熔盐贯穿在生成的颗粒之间，阻止颗粒之间的相互连结，因此，熔盐法制得的材料无团聚，或仅有弱团聚；
(2)可以更容易地控制材料的形状和尺寸；
(3)熔盐法的反应过程以及随后的清洗过程中，也有利于杂质的消除，形成高纯的反应产物。此外，在热浸渍过程中，以硅溶胶为粘结剂，由于硅溶胶是纳米级二氧化硅胶体微粒在水中均匀扩散形成的胶体溶液，具有大比表面、高吸附性、高分散度的特性，可吸附粉体并使其均匀分散，形成稳定的悬浮液体系；当经过200℃～300℃预热的试样即刻浸泡于悬浮液内时，悬浮液体系内吸附粉体的SiO2胶粒可在高温试样表面形成固态凝胶，均匀牢固的附着在固体表面并形成坚固的涂层，使粉体均匀分布于试样表面，进而在试样表面形成稳定的涂层；同时，硅溶胶形成凝胶后，不能再用加热或加溶剂的方法使之重新成为溶胶或聚沉，浸泡悬浮液后的试样于乙醇中超声清洗，对表面未形成凝胶的粉体清洗，有利于重复浸泡步骤时涂层之间的粘结及粉体的均匀分布，从而形成致密均匀的涂层。
因此，本发明以简单的熔盐法制备莫来石晶须缓冲层，一方面可以提高内外涂层之间的润湿性，另一方面提高内外与层的结合强度；热浸渍法制备玻璃外涂层，在高温下，熔融的玻璃会弥补涂层中存在的缺陷，此外由于莫来石晶须的引入，也能提高玻璃的稳定性及韧性，减少其在高温下的挥发，从而实现长时间的氧化防护效果。本发明方法制备莫来石晶须增韧硅酸盐玻璃层与基体结合良好，可实现复合涂层结构的控制，并且制备周期短、工艺过程简单，且涂层的制备是在低温条件下完成，成本低。
Claims (8)
1.一种碳/碳复合材料莫来石晶须增韧硅酸盐玻璃抗氧化涂层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)按Al2(SO4)3·18H2O：Na2SO4＝9:10的质量比，取Al2(SO4)3·18H2O和Na2SO4，充分混匀后，制得混合复盐A；
2)将SiC-C/C复合材料试样进行超声清洗，烘干后，按SiC-C/C复合材料试样：混合复盐A＝(1～3)：19的质量比，将SiC-C/C复合材料试样包埋于混合复盐A中，于900～950℃下，热处理后，冷却；
3)将经步骤2)处理后的试样用沸水清洗，直至洗净未反应的熔盐，然后将试样干燥，制得带有莫来石晶须层的试样；
4)将玻璃粉与莫来石晶须混匀，得到混合粉料，将该混合粉料分散于硅溶胶与蒸馏水混合而成的混合溶液中，制得混合粉料浓度为100～200g/L的悬浮液B1，将悬浮液B1超声震荡后，再经磁力搅拌，制得悬浮液B2；
5)将步骤3)制得的带有莫来石晶须层的试样预热后，立即取出浸泡于悬浮液B2中，热浸渍处理1～5min，然后取出试样进行超声清洗、干燥；
所述的预热是将带有莫来石晶须层的试样置于马弗炉中，于200～300℃下进行预热，预热时间为5～20min；
6)重复步骤5)操作10～20次，制得所需涂层厚度的碳/碳复合材料莫来石晶须增韧硅酸盐玻璃抗氧化涂层。
2.根据权利要求1所述的碳/碳复合材料莫来石晶须增韧硅酸盐玻璃抗氧化涂层的制备方法，其特征在于，步骤1)所述的充分混匀，是将Al2(SO4)3·18H2O和Na2SO4置于研钵中，充分研磨30～60min。
3.根据权利要求1所述的碳/碳复合材料莫来石晶须增韧硅酸盐玻璃抗氧化涂层的制备方法，其特征在于，步骤2)是将SiC-C/C复合材料试样置于乙醇中超声清洗，然后于50～80℃下烘干。
4.根据权利要求1所述的碳/碳复合材料莫来石晶须增韧硅酸盐玻璃抗氧化涂层的制备方法，其特征在于，步骤2)是将混合复盐A置于刚玉坩埚中，将SiC-C/C复合材料试样包埋于混合复盐A中，然后将刚玉坩埚置于马弗炉中，热处理30～60min。
5.根据权利要求1所述的碳/碳复合材料莫来石晶须增韧硅酸盐玻璃抗氧化涂层的制备方法，其特征在于，步骤3)是将洗净的试样在60～90℃的电热鼓风干燥箱中干燥1～3h。
6.根据权利要求1所述的碳/碳复合材料莫来石晶须增韧硅酸盐玻璃抗氧化涂层的制备方法，其特征在于，步骤4)中，硅溶胶与蒸馏水混合而成的混合溶液中，硅溶胶与蒸馏水的体积比为1:3；混合粉料中，莫来石晶须的质量分数为5～20％，玻璃粉的质量分数为80～95％。
7.根据权利要求1所述的碳/碳复合材料莫来石晶须增韧硅酸盐玻璃抗氧化涂层的制备方法，其特征在于，步骤4)中将悬浮液B1超声震荡5～10min，然后在磁力搅拌器上搅拌1～2h，得悬浮液B2。
8.根据权利要求1所述的碳/碳复合材料莫来石晶须增韧硅酸盐玻璃抗氧化涂层的制备方法，其特征在于，步骤5)是将热浸渍处理后的试样于乙醇中超声清洗，并在50～80℃下，干燥30～60min。
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| CN102312278A (zh) * | 2011-09-20 | 2012-01-11 | 陕西科技大学 | 一种采用煤矸石制备莫来石晶须的方法 |
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Application publication date: 20160928 Assignee: Yunnan shipulin new materials Co.,Ltd. Assignor: SHAANXI University OF SCIENCE & TECHNOLOGY Contract record no.: X2023420000227 Denomination of invention: A carbon/carbon composite material, mullite whisker toughened silicate glass antioxidant coating and its preparation method Granted publication date: 20180619 License type: Common License Record date: 20230707 Application publication date: 20160928 Assignee: Kunming Neutrino New Materials Co.,Ltd. Assignor: SHAANXI University OF SCIENCE & TECHNOLOGY Contract record no.: X2023420000226 Denomination of invention: A carbon/carbon composite material, mullite whisker toughened silicate glass antioxidant coating and its preparation method Granted publication date: 20180619 License type: Common License Record date: 20230707 |
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