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收稿日期：2013－11－05!基金项目：国家自然科学基金项目（51304249），国家“973”计划项目（2011CB605801），中国博士后科学基金项目（2013T60776，2012M511752），湖南省自然科学基金项目（14JJ3023）资助作者简介：杨鑫，1983年出生，博士，助理研究员，主要从事耐高温碳/陶瓷基复合材料的研究与抗氧化防护。
E －mail ：yangxincsu@csu．edu．cn 通讯作者：黄启忠，教授，主要研究方向为碳/碳复合材料、新型碳材料、耐高温碳/陶瓷基复合材料的制备与应用。
E －mail ：qzhuang@csu．edu．cn!·综述·C /C 复合材料的高温抗氧化防护研究进展杨鑫黄启忠苏哲安常新（中南大学，粉末冶金国家重点实验室，长沙410083）文摘C /C 复合材料在高温有氧环境中易氧化的缺点一定程度上影响了它在航空航天领域的应用与推广，抗氧化涂层技术是提高其高温长时间抗氧化性能最直接有效的方法。
本文综述了近年来国内外C /C 复合材料高温抗氧化涂层在玻璃、贵金属、陶瓷等涂层体系方面的最新研究成果；在分析介绍C /C 高温抗氧化涂层传统制备工艺优缺点及应用情况的基础上，进一步总结了高温抗氧化涂层制备技术最新研究进展；并对已开发的抗氧化涂层体系适用环境及应用现状进行了深入的评述。
最后针对C /C 复合材料1800ħ以上的超高温抗氧化防护问题，指出了目前研究中存在的问题及未来应重点努力发展的方向。
关键词C /C 复合材料，抗氧化涂层，氧化物陶瓷，超高温陶瓷中图分类号：TB332DOI ：10．3969/j．issn．1007－2330．2014．01．001Ｒeview of Ｒecent Progress on Oxidation Protection forC /C Composites at High TemperatureYANG XinHUANG QizhongSU ZheanCHANG Xin（State Key Laboratory of Powder Metallurgy ，Central South University ，Changsha 410083）Abstract The drawback of easy oxidation for carbon /carbon （C /C ）composites has limited their application asstructural materials in aerospace field．The oxidation protective coating is one of the most effective methods that can realize the long term oxidation protection for C /C composites at high temperatures．The recent development of oxida-tion protective coating materials for C /C composites ，including glass ，metal and ceramic coatings were reviewed．The advantages and defects of traditional preparation technologies as well as their application were analyzed and summa-rized．New advances in development of coating technologies were also introduced ，and then ，the suitable service envi-ronment and recent application of different coating systems were clarified．To meet the ultra high temperature oxidation protection for C /C composites above 1800ħ，the problem in recent study and the potential development directions in the future were proposed．Key words Carbon /carbon composites ，Anti-oxidation coating ，Oxide ceramics ，Ultra high temperature ceramics引言C /C 复合材料是目前新材料领域重点研究和开发的一种新型超高温结构材料，它不但具有密度小、比强度大、线胀系数低、导热导电能力高、耐腐蚀、摩擦因数稳定等优点［1］，而且还具有一系列优异的高温性能，如耐烧蚀、抗热震、热稳定性好等特点［2］，特别是在超过2000ħ的高温环境中，它仍具有良好的强度保持率，是一种理想的轻质耐高温结构材料。
C/C复合材料的制备及方法地点：山西大同大学炭研究所时间：5.31——6.3学习内容：一、C/C复合材料简述C/C复合材料是以碳纤维及其织物为增强材料，以碳为基体，通过加工处理和碳化处理制成的全碳质复合材料。
优点：抗热冲击和抗热诱导能力极强，具有一定的化学惰性，高温形状稳定，升华温度高，烧蚀凹陷低，在高温条件下的强度和刚度可保持不变，抗辐射，易加工和制造，重量轻。
缺点：非轴向力学性能差，破坏应变低，空洞含量高，纤维与基体结合差，抗氧化性能差，制造加工周期长，设计方法复杂。
二、C/C复合材料的成型技术化学气相沉积法气相沉积法（CVD法）：将碳氢化合物，如甲烷、丙烷、液化天然气等通入预制体，并使其分解，析出的碳沉积在预制体中。
技术关键：热分解的碳均匀沉积到预制体中。
影响因素：预制体的性质、气源和载气、温度和压力都将影响过程的效率、沉积碳基体的性能及均匀性。
工艺方法：温度梯度法温度梯度法工艺方法：将感应线圈和感应器的几何形状做得与预制体相同。
接近感应器的预制体外表面是温度最高的区域，碳的沉积由此开始，向径向发展。
温度梯度法的设备如下图：三、预制体的制备碳纤维预制体是根据结构工况和形状要求，编织而成的具有大量空隙的织物。
二维编织物：面内各向性能好，但层间和垂直面方向性能差；如制备的氧化石墨烯和石墨烯三维编织物：改善层间和垂直面方向性能；如热解炭四、C/C的基体的获得C/C的基体材料主要有热解碳和浸渍碳两种。
热解碳的前驱体：主要有甲烷、乙烷、丙烷、丙烯和乙烯以及低分子芳烃等；大同大学炭研究所使用的是液化天燃气。
浸渍碳的前驱体：主要有沥青和树脂五、预制体和碳基体的复合碳纤维编织预制体是空虚的，需向内渗碳使其致密化，以实现预制体和碳基体的复合。
渗碳方法：化学气相沉积法。
基本要求：基体的先驱体与预制体的特性相一致，以确保得到高致密和高强度的C/C复合材料。
化学气相沉积法制备工艺流程：碳纤维预制体→通入C、H化合物气体→加热分解、沉积→C/C复合材料。
碳/碳复合材料什么是碳/碳复合材料？它是碳纤维及其织物增强的碳基体复合材料，具有低密度(<2.0g/cm3)、高强度、高比模量、高导热性、低膨胀系数、摩擦性能好，以及抗热冲击性能好、尺寸稳定性高等优点，尤其是在1650℃以上应用的少数备选材料，最高理论温度更高达2600℃，因此被认为是全球最有发展前途的高温材料之一。
虽然碳/碳复合材料有很多十分优良的高温性能，但它在温度高于400℃的有氧环境中发生氧化反应，从而导致材料的性能急剧下降。
所以，碳/碳复合材料在高温有氧环境下的应用必须有氧化防护措施。
碳/碳复合材料的氧化防护主要通过以下两种途径，即在较低的温度下可以采取基体改性和表面活性点的钝化对碳/碳复合材料进行保护；随着温度的升高，则必须采用涂层的方法来隔绝碳/碳复合材料与氧的直接接触，以达到氧化防护的目的。
当前使用最多的是涂层的方法，随着科技不断进步，对碳/碳复合材料超高温性能的依赖越来越多，而在超高温条件下唯一可行的氧化防护方案只能是涂层防护。
值得一提的是，C/C基复合材料是近一些年来全球最受重视的一种更耐高温的新材料。
因为只有C/C复合材料是被认为唯一可做为推重比20以上，发动机进口温度可达1930-2227℃涡轮转子叶片的后继材料，曾经是美国21世纪重点发展的耐高温材料，尤其是全球先进工业国家拼力追求的最高战略目标。
所谓C/C基复合材料，就是碳纤维增强碳基本复合材料，它把碳的耐熔性与碳纤维的高强度及高刚性结合于一体，使其呈现出非脆性破坏。
由于C/C基复合材料具有重量轻、高强度，优越的热稳定性和极好的热传导性，因此，是当今最理想的耐高温材料，特别是在1000-1300℃的高温环境下，它的强度不仅没有下降，反而能够提高。
特别是在1650℃以下时仍然还保持着室温环境下的强度和风度。
因此C/C基复合材料在宇航制造业中具有非常大的发展潜力。
值得一提的是，C/C基复合材料在航空发动机应用的一个主要问题是抗氧化性能较差，所以，近几年美国通过采取一系列的工艺措施，让这一问题获得解决，并且逐步应用在新型发动机上。
