CN107244944A - 一种带抗氧化涂层的炭/炭复合材料及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种带抗氧化涂层的炭/炭复合材料及其制备方法和应用。所述材料包括炭/炭复合材料基体、SiC层、第二涂层；所述SiC层均匀包覆于炭/炭复合材料基体上、第二涂层均匀包覆在SiC层上，所述第二涂层为含锆玻璃陶瓷涂层，所述第二涂层以质量百分比计包括下述组分：SiO255‑85％；ZrO25‑35％；Al2O3 2‑10％；B2O3 5‑15％；Li2O 1‑3％；Y2O3 2‑6％。其制备方法为：采用包埋渗硅工艺制备SiC层；采用涂刷法制备第二涂层。本发明工艺简单，操作方便。涂层厚度可控，与炭/炭基底结合牢固均匀，1400℃以下具有优良的抗氧化性能和耐热震性，可实现工业化生产。

Description

一种带抗氧化涂层的炭/炭复合材料及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及一种带抗氧化涂层的炭/炭复合材料及其制备方法和应用，属于长时间中高温防氧化涂层技术领域。
背景技术
炭/炭复合材料密度低、高温力学性能优异，已在航空航天领域得到广泛应用。但炭/炭复合材料抗氧化性能差，在有氧气氛下370℃开始发生氧化反应，450℃以上随着温度升高氧化加剧，严重影响其力学性能和物理性能，限制了其在有氧环境中的长时间应用。
用于飞机制动盘的炭/炭复合材料，制动温度可高达900℃，尽管单次制动时间短至几十秒，但仍需要采取防氧化措施。主要采用磷酸盐为主的防氧化涂层，其特点是施工简单，可以长期有效的应用于800℃以下，但磷酸盐涂层通常在850℃以上很快失效。
针对炭/炭复合材料的中高温抗氧化，SiC涂层研究也比较多，采用浸渍法或者化学气相沉积法(CVD)。高温下SiC和氧气反应形成致密的SiO2薄膜，具有较好的防护效果。但大量研究表明，由于SiC涂层制备工艺带来的缺陷，实际涂层防护时间大多较低(一般低于50小时)。在800-1300℃下，由于膨胀系数与炭/炭复合材料的差异导致涂层表面产生裂纹，不适合长期用于这类中高温环境。
除碳化硅外，硅化钼(MoSi2)、硅化铬(CrSi2)、硅化钨(WSi2)和硅酸盐陶瓷涂层研究也比较多。一般采用单相、多相、梯度、晶须增韧和多层复合的形式。制备方法以包埋法为主。这类陶瓷涂层在炭炭抗氧化应用上有三个明显缺陷：一是由于陶瓷材料的本征脆性，热膨胀系数和碳基体相差太大，冷却时热应力很大，容易开裂剥落，抗热震性能很差，耐热冲击和抗高温冲刷性能不好；二是由于开放性裂纹的存在，其抗氧化效果不理想，不适合长时间抗氧化应用环境，也不太适合中低温应用环境；三是陶瓷涂层制备方法的局限性，不适合复杂大型构件，难以保证涂层完整性。
针对碳/碳中低温抗氧化，本课题组的专利[201410119668.8]报道了一种SiC/ZrO2/MCSA涂层，具有有很好地防护效果。但针对使用温度高于1200℃及以上，尤其是使用温度高达1400℃，其长时间抗氧化效果就有些满足不了应用需求。
发明内容
针对现有技术的不足，在201410119668.8的基础，本发明通过优化玻璃料的成分，设计并制得了一种带新型的SiC/含锆玻璃陶瓷(SiC/Z-ASB)涂层的炭/炭复合材料。该复合材料降低了涂层层数，简化成分和制备工艺，同时还将产品的长时间稳定抗氧化温度提高至了1400℃。
本发明同时还提供了所设计和制备高性能带防氧化涂层炭/炭复合材料的应用。
本发明一种带抗氧化涂层的炭/炭复合材料，包括炭/炭复合材料基体、第一涂层、第二涂层；所述第一涂层均匀包覆于炭/炭复合材料基体上，所述第二涂层均匀包覆在第一涂层上，所述第一涂层为SiC层；所述第二涂层为含锆玻璃陶瓷涂层，所述含锆玻璃陶瓷涂层以质量百分比计包括下述组分：
SiO2 55-85％、优选为69-76％；
ZrO2 5-35％，优选为5-13％；
Al2O3 2-10％，优选为3-4％；
B2O3 5-15％，优选为11-12％；
Li2O 1-3％，优选为1-2％；
Y2O3 2-6％，优选为2.5-4.5％。
作为进一步的优选方案，本发明一种带抗氧化涂层的炭/炭复合材料，所述含锆玻璃陶瓷涂层以质量百分比计包括下述组分：
SiO276％、ZrO25％、Al2O34％、B2O311％、Li2O1％、Y2O33％；或
SiO272％、ZrO29％、Al2O34％、B2O311％、Li2O1％、Y2O33％或
SiO269％、ZrO213％、Al2O33％、B2O311％、Li2O1％、Y2O33％。
本发明一种带抗氧化涂层的炭/炭复合材料，第一涂层与第二涂层的厚度比为1：1-5。
本发明一种带抗氧化涂层的炭/炭复合材料，第二涂层的厚度为100-500微米。
本发明一种带抗氧化涂层的炭/炭复合材料的制备方法，包括下述步骤：
步骤一
将表面清洁干燥的炭/炭复合材料基底包埋于包埋料中，在保护气氛下，于1800℃-2100℃保温2-3小时；冷却，得到带有第一涂层的炭/炭复合材料；所述包埋料以质量百分比计包括下述组分；
Si粉 80-90wt.％，
C粉 5-10wt.％，
Al2O3粉 3-8wt.％，
步骤二
将Z-ASB水性料浆涂覆于步骤一所得的带有第一涂层的炭/炭复合材料上，烘干后，重复涂刷、烘干工艺直至达到设定厚度后，于1000℃-1500℃下恒温热处理5-30分钟；得到所述带抗氧化涂层的炭/炭复合材料；
所述Z-ASB水性料浆中，Z-ASB的体积分数为20-60vol.％；
所述Z-ASB是通过下述方案制备的：
按设计组分配取各原料粉末后，混合均匀，得到混合粉末，然后将混合粉末置于1400-1800℃下烧结制得含锆玻璃陶瓷(Z-ASB)，之后破碎球磨，掺水，得到Z-ASB水性料浆；所述混合粉末以质量百分比计包括下述分组：
SiO2 55-85％、优选为69-76％；
ZrO2 5-35％，优选为5-13％；
Al2O3 2-10％，优选为3-4％；
B2O3 5-15％，优选为11-12％；
Li2O 1-3％，优选为1-2％；
Y2O3 2-6％，优选为2.5-4.5％。
本发明一种带抗氧化涂层的炭/炭复合材料的制备方法，将炭/炭复合材料基底用砂纸打磨后先用超声波清洗；试样取出后放于干燥箱内烘烤处理24h，温度为80℃～120℃，烘干后待用，得到表面清洁干燥的炭/炭复合材料基底。在工业上应用时，先用清水进行超声清洗最后一次用无水乙醇进行超声清洗。
所述炭/炭复合材料基底包括不同形状、不同编织态和不同密度的炭/炭复合材料基底。
本发明一种带抗氧化涂层的炭/炭复合材料的制备方法，按设计组分配取Si粉、C粉、Al2O3粉后球磨混料3-5小时得到包埋料。在工业化应用时，通过控制时间和温度来达到控制第一涂层厚度的目的。本发明步骤一种，在保护保护下升温至1800℃-2100℃并保温2-3小时，使硅粉与碳粉、炭/炭复合材料发生表面反应，并发生一定程度向基体内渗透，形成界面强度高的碳化硅内涂层。
本发明一种带抗氧化涂层的炭/炭复合材料的制备方法，步骤一中所述保护气氛选自氩气、氦气中的一种。
本发明一种带抗氧化涂层的炭/炭复合材料的制备方法，步骤二中，分别称取55-85wt.％SiO2、5-35wt.％ZrO2、2-10wt.％Al2O3、5-15wt.％B2O3、1-3wt.％Li2O、2-6wt.％Y2O3粉料，球磨混料后于1400-1800℃下烧结制得含锆玻璃陶瓷(Z-ASB)，之后破碎球磨，掺水得到Z-ASB水性料浆；将含锆玻璃水性料浆料充分球磨搅拌5-7小时后，均匀刷涂在带有第一涂层的炭/炭复合材料上，并将试样置于空气中晾干，再将试样放于烘箱内120-300℃烘8-30小时；重复涂刷、烘干工艺直至达到设定厚度后，于1000℃-1500℃下恒温热处理5-30分钟；得到所述带抗氧化涂层的炭/炭复合材料。
本发明所设计和制备的一种带抗氧化涂层的炭/炭复合材料，其涂层能够有效地保护炭/炭基体。该材料在1200℃空气中长时间氧化(大于等于500小时)后，样品失重率可小于0.2％。
本发明所设计和制备的一种带抗氧化涂层的炭/炭复合材料的应用，所述应用包括将所述带抗氧化涂层的炭/炭复合材料用于中低温的环境；所述中低温的环境是温度为1100-1450℃的含氧环境。
本发明与现有技术相比，具有的优点如下：(1)采用和炭/炭基体结合力好的SiC内涂层，可有效阻止基体炭原子向外扩散；(2)具有与炭/炭复合材料基体相近热膨胀系数的含锆玻璃陶瓷，在氧化气氛下和1450℃以下的中高温，该玻璃涂层具有自愈合功能，能愈合涂层本身的微孔和微裂纹，有效阻止氧分子的侵蚀，具有良好的抗氧化性；(3)涂层在氧化过程中不发生相变，具有优良的热稳定性，抗热冲击和热损伤性能好，几十次室温-中低温反复热震，涂层无剥蚀龟裂脱落现象；(4)涂层制备工艺简单，操作方便，可实现大面积无形状限制的工业化生产。涂料无毒、无挥发性刺激性气味，有利于环境及施工人员的保护。
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明：
附图说明：
图1是本发明的SiC/含锆玻璃涂层炭/炭复合材料试样制备工艺流程简图；
图2是实施例1所制备的SiC/含锆玻璃陶瓷涂层表面的宏观照片和微观SEM图；
图3是实施例1所制备SiC/含锆玻璃涂层炭/炭复合材料试样1200℃氧化300小时后的截面SEM照片；
图4是实施例1所得SiC/含锆玻璃涂层炭/炭复合材料试样表面氧化前后的XRD衍射谱；
图5是实施例2所制备的SiC/含锆玻璃涂层炭/炭复合材料试样(A)1200℃空气中氧化失重曲线，以及相同条件下对比测试的SiC/不含锆玻璃涂层(B)、SiC涂层(C)的氧化失重曲线。
具体实施方式：
实施例1：
把化学气相沉积的三维针刺炭/炭复合材料基体按要求切割成不同形状，炭/炭复合材料基体的密度1.5g/cm3。分别用400#砂纸对基体表面打磨去倒角，然后分别用水和无水乙醇超声清洗20分钟，放置在干燥箱内于80℃干燥处理24h后取出备用。
称取85wt.％的Si粉、10wt.％的C粉、5wt.％的Al2O3粉，混合球磨5小时后得到混粉。把混粉放入石墨坩埚中，然后将炭/炭复合材料试样完全填埋在混粉中，再将石墨坩锅盖好放置到石墨发热体高温炉中，抽真空至0.08Pa后冲Ar气体保护，以6℃/min的速度将炉温升至1800℃并保温2小时，关闭电源自然降温，在炭/炭基体表面形成碳化硅内层。
分别称取76wt.％SiO2、5wt.％ZrO2、4wt.％Al2O3、11wt.％B2O3、1wt.％Li2O、3wt.％Y2O3粉料，球磨混料后于1700℃下烧结水淬，之后破碎球磨得到粉料，掺水制得含锆玻璃水性料浆。将含锆玻璃水性料浆充分球磨搅拌均匀后，刷涂在含SiC内涂层的炭/炭材料上，并将试样置于空气中120℃烘12小时，得到含锆玻璃表面涂层。
将含SiC内涂层、含锆玻璃表面涂层的炭/炭材料试样放入箱式炉中，1300℃空气中热处理10分钟，冷却后制得炭/炭复合材料SiC/含锆玻璃涂层。
将含SiC/含锆玻璃涂层的试样放入管式氧化炉中测试静态氧化性能，每隔一段时间取出样品称量其重量，在1200℃空气中长时间氧化500h后，样品失重率可小于0.2％。
使用X射线衍射仪对试样进行检测，得到XRD衍射图；
实施例2：
把化学气相沉积的三维细编穿刺炭/炭复合材料基体按要求切割成不同形状，炭/炭复合材料基体的密度1.6g/cm3。分别用100#-500#砂纸对其表面打磨抛光，然后分别用水和无水乙醇超声清洗15分钟，放置在干燥箱内于120℃干燥处理24h后取出备用。
称取90wt.％的Si粉、8wt.％的C粉、2wt.％的Al2O3粉，混合球磨5小时后得到混粉。把混粉放入石墨坩埚中，然后将炭/炭复合材料试样完全填埋在混粉中，再将石墨坩锅盖好放置到石墨发热体高温炉中，抽真空至0.08Pa后冲Ar气体保护，以6℃/min的速度将炉温升至2000℃并保温2小时，关闭电源自然降温，在炭/炭基体表面形成碳化硅内层。
分别称取72wt.％SiO2、9wt.％ZrO2、4wt.％Al2O3、11wt.％B2O3、1wt.％Li2O、3wt.％Y2O3粉料，球磨混料后于1650℃下烧结水淬，之后破碎球磨得到粉料，掺水制得含锆玻璃水性料浆。将含锆玻璃水性料浆充分球磨搅拌均匀后，刷涂在含SiC内涂层的炭/炭材料上，并将试样置于空气中180℃烘8小时，得到含锆玻璃表面涂层。
将含SiC内涂层、含锆玻璃表面涂层的炭/炭材料试样放入箱式炉中，1350℃空气中热处理10分钟，冷却后制得炭/炭复合材料SiC/含锆玻璃涂层。
将含SiC/含锆玻璃涂层的试样放入管式氧化炉中测试静态氧化性能，每隔一段时间取出样品称量其重量，在1200℃空气中长时间氧化500h后，样品失重率可小于0.2％。
使用X射线衍射仪对试样进行检测，得到XRD衍射图；
实施例3：
炭/炭复合材料基体采用短纤维网胎针刺毡，化学气相沉积结合浸渍炭化增密工艺制备，按要求切割成不同形状，基体密度1.7g/cm3。分别用100#-500#砂纸对其表面打磨抛光，然后分别用水和无水乙醇超声清洗25分钟，放置在干燥箱内于120℃干燥处理24h后取出备用。
称取85wt.％的Si粉、10wt.％的C粉、5wt.％的Al2O3粉，混合球磨5小时后得到混粉。把混粉放入石墨坩埚中，然后将炭/炭复合材料试样完全填埋在混粉中，再将石墨坩锅盖好放置到石墨发热体高温炉中，抽真空至0.08Pa后冲Ar气体保护，以6℃/min的速度将炉温升至1900℃并保温2小时，关闭电源自然降温，在炭/炭基体表面形成碳化硅内层。
分别称取69wt.％SiO2、13wt.％ZrO2、3wt.％Al2O3、11wt.％B2O3、1wt.％Li2O、3wt.％Y2O3粉料，球磨混料后于1710℃下烧结水淬，之后破碎球磨得到粉料，掺水制得含锆玻璃水性料浆。将含锆玻璃水性料浆充分球磨搅拌均匀后，刷涂在含SiC内涂层的炭/炭材料上，并将试样置于空气中200℃烘8小时，得到含锆玻璃表面涂层。
将含SiC内涂层和含锆玻璃表面涂层的炭/炭材料试样放入箱式炉中，1400℃空气中热处理10分钟，冷却后制得炭/炭复合材料SiC/含锆玻璃涂层。
将含SiC/含锆玻璃涂层的试样放入管式氧化炉中测试静态氧化性能，每隔一段时间取出样品称量其重量，在1200℃空气中长时间氧化500h后，样品失重率可小于0.2％。
使用X射线衍射仪对试样进行检测，得到XRD衍射图；
对比例1：
碳碳基体处理、SiC内层制备与实施例2相同。
分别称取79wt.％SiO2、4wt.％Al2O3、12wt.％B2O3、2wt.％Li2O、3wt.％Y2O3粉料，球磨混料后于1650℃下烧结水淬，之后破碎球磨得到粉料，掺水制得不含锆玻璃水性料浆。将不含锆玻璃水性料浆充分球磨搅拌均匀后，刷涂在含SiC内涂层的炭/炭材料上，并将试样置于空气中180℃烘8小时，得到不含锆玻璃表面涂层试样。将试样放入箱式炉中，1350℃空气中热处理10分钟，冷却后制得炭/炭复合材料SiC/不含锆玻璃涂层(B)。
将含SiC/不含锆玻璃涂层的试样B放入管式氧化炉中测试静态氧化性能，每隔一段时间取出样品称量其重量，在1200℃空气中氧化65h后，样品失重率达到0.414％(见图5)。

Claims (10)

1.一种带抗氧化涂层的炭/炭复合材料，其特征在于：所述带抗氧化涂层的炭/炭复合材料包括炭/炭复合材料基体、第一涂层、第二涂层；所述第一涂层均匀包覆于炭/炭复合材料基体上，所述第二涂层均匀包覆在第一涂层上，所述第一涂层为SiC层；所述第二涂层为含锆玻璃陶瓷涂层，所述含锆玻璃陶瓷涂层以质量百分比计包括下述组分：
2.根据权利要求1所述的一种带抗氧化涂层的炭/炭复合材料，其特征在于：所述含锆玻璃陶瓷涂层以质量百分比计包括下述组分：
3.根据权利要求2所述的一种带抗氧化涂层的炭/炭复合材料，其特征在于；
所述含锆玻璃陶瓷涂层以质量百分比计包括下述组分：
SiO2 76％、ZrO2 5％、Al2O3 4％、B2O3 11％、Li2O1％、Y2O3 3％；或
SiO2 72％、ZrO2 9％、Al2O3 4％、B2O3 11％、Li2O1％、Y2O3 3％；或
SiO2 69％、ZrO2 13％、Al2O3 3％、B2O3 11％、Li2O1％、Y2O3 3％。
4.根据权利要求1所述的一种带抗氧化涂层的炭/炭复合材料，其特征在于；第一涂层于第二涂层的厚度比为1：1～5。
5.根据权利要求4所述的一种带抗氧化涂层的炭/炭复合材料，其特征在于；第二涂层的厚度为100-500微米。
6.一种制备如权利要求1所述带抗氧化涂层的炭/炭复合材料的方法，其特征在于包括下述步骤：
步骤一
将表面清洁干燥的炭/炭复合材料基底包埋于包埋料中，在保护气氛下，于1800℃-2100℃保温2-3小时；冷却，得到带有第一涂层的炭/炭复合材料；所述包埋料以质量百分比计包括下述组分；
Si粉 80-90wt.％，
C粉 5-10wt.％，
Al2O3粉 3-8wt.％，
步骤二
将Z-ASB水性料浆涂覆于步骤一所得的带有第一涂层的炭/炭复合材料上，烘干后，重复涂刷、烘干工艺直至达到设定厚度后，于1000℃-1500℃下恒温热处理5-30分钟；得到所述带抗氧化涂层的炭/炭复合材料；
所述Z-ASB水性料浆中，Z-ASB的体积分数为20-60vol.％；
所述Z-ASB是通过下述方案制备的：
按设计组分配取各原料粉末后，混合均匀，得到混合粉末，然后将混合粉末置于1400-1800℃下烧结制得含锆玻璃陶瓷，即Z-ASB，之后破碎球磨，掺水，得到Z-ASB水性料浆；所述混合粉末以质量百分比计包括下述组分：
7.根据权利要求6所述的一种带抗氧化涂层的炭/炭复合材料的制备方法，其特征在于：
步骤一中，将炭/炭复合材料基底用砂纸打磨后先用超声波清洗；试样取出后放于干燥箱内烘烤处理24h，温度为80℃～120℃，烘干后待用，得到表面清洁干燥的炭/炭复合材料基底；
步骤一中，所述包埋料的制备方法为：按设计组分配取Si粉、C粉、Al2O3粉后球磨混料3-5小时得到包埋料；
步骤一中所述保护气氛选自氩气。
8.根据权利要求6所述的一种带抗氧化涂层的炭/炭复合材料的制备方法，其特征在于：步骤二中，分别称取55-85wt.％SiO2、5-35wt.％ZrO2、2-10wt.％Al2O3、5-15wt.％B2O3、1-3wt.％Li2O、2-6wt.％Y2O3粉料，球磨混料后于1400-1800℃下烧结制得含锆玻璃陶瓷，即Z-ASB，之后破碎球磨，掺水得到Z-ASB水性料浆；将含锆玻璃水性料浆料充分球磨搅拌5-7小时后，均匀刷涂在带有第一涂层的炭/炭复合材料上，并将试样置于空气中晾干，再将试样放于烘箱内120-300℃烘8-30小时；重复涂刷、烘干工艺直至达到设定厚度后，于1000℃-1500℃下恒温热处理5-30分钟；得到所述带抗氧化涂层的炭/炭复合材料。
9.根据权利要求6-8任意一项所述的一种带抗氧化涂层的炭/炭复合材料的制备方法，其特征在于：所制备的带抗氧化涂层的炭/炭复合材料在1200℃空气中氧化500小时后，样品失重率小于0.2％。
10.一种如权利要求1-5任意一项所述带抗氧化涂层的炭/炭复合材料的应用，其特征在于：所述应用包括将所述带抗氧化涂层的炭/炭复合材料用于中低温的环境；所述中低温的环境是温度为1100-1450℃的含氧环境。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110963824A (zh) * 2019-12-27 2020-04-07 中南大学 一种氧化钇掺杂煅烧莫来石-硅酸锆环境障碍涂层及制备方法
CN112142499A (zh) * 2020-09-29 2020-12-29 西北工业大学 在碳/碳复合材料表面制备SiO2-SiC镶嵌结构微孔抗氧化涂层的方法
CN114605173A (zh) * 2022-04-18 2022-06-10 中南大学 一种耐烧蚀抗热震的硅酸锆-高铝玻璃/htbs高熵陶瓷涂层及其制备方法和应用
CN114644531A (zh) * 2022-03-30 2022-06-21 陕西科技大学 一种在C/C复合材料表面制备B2O3@SiO2核壳-SiC涂层的方法及复合涂层

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040148868A1 (en) * 2003-02-05 2004-08-05 3M Innovative Properties Company Methods of making ceramics
CN103664235A (zh) * 2013-11-22 2014-03-26 西安交通大学 多孔氮化物陶瓷基体表面制备致密O’-sialon/α-Si3N4复相陶瓷涂层的方法
CN103936465A (zh) * 2014-03-27 2014-07-23 中南大学 一种炭/炭复合材料防氧化涂层及其制备方法
WO2014208768A1 (ja) * 2013-06-26 2014-12-31 東洋炭素株式会社 ＳｉＣ被膜形成Ｃ／Ｃコンポジットの使用方法
CN104876443A (zh) * 2015-05-04 2015-09-02 江阴硅普搪瓷有限公司 一种耐高温热水腐蚀的高韧性搪瓷涂层

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040148868A1 (en) * 2003-02-05 2004-08-05 3M Innovative Properties Company Methods of making ceramics
WO2014208768A1 (ja) * 2013-06-26 2014-12-31 東洋炭素株式会社 ＳｉＣ被膜形成Ｃ／Ｃコンポジットの使用方法
CN103664235A (zh) * 2013-11-22 2014-03-26 西安交通大学 多孔氮化物陶瓷基体表面制备致密O’-sialon/α-Si3N4复相陶瓷涂层的方法
CN103936465A (zh) * 2014-03-27 2014-07-23 中南大学 一种炭/炭复合材料防氧化涂层及其制备方法
CN104876443A (zh) * 2015-05-04 2015-09-02 江阴硅普搪瓷有限公司 一种耐高温热水腐蚀的高韧性搪瓷涂层

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
唐磊等主编: "《耐高温隔热材料技术》", 31 July 2013, 国防工业出版社 *

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110963824A (zh) * 2019-12-27 2020-04-07 中南大学 一种氧化钇掺杂煅烧莫来石-硅酸锆环境障碍涂层及制备方法
CN112142499A (zh) * 2020-09-29 2020-12-29 西北工业大学 在碳/碳复合材料表面制备SiO2-SiC镶嵌结构微孔抗氧化涂层的方法
CN114644531A (zh) * 2022-03-30 2022-06-21 陕西科技大学 一种在C/C复合材料表面制备B2O3@SiO2核壳-SiC涂层的方法及复合涂层
CN114644531B (zh) * 2022-03-30 2022-11-29 陕西科技大学 一种在C/C复合材料表面制备B2O3@SiO2核壳-SiC涂层的方法及复合涂层
CN114605173A (zh) * 2022-04-18 2022-06-10 中南大学 一种耐烧蚀抗热震的硅酸锆-高铝玻璃/htbs高熵陶瓷涂层及其制备方法和应用

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