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CeO2掺杂对碳碳复合材料上HfB2-SiC涂层抗氧化性能的增强作用

何昌林 任宣儒 Evgeny A Levashov Ph V Kiryukhantsev-Korneev 冯培忠 商智超 王炜光 李向明 王坤 陈跃星 柏鑫坛 王佩佩 吉祥

新型炭材料(中英文)2025,Vol.40Issue(3):688-702,15.
新型炭材料(中英文)2025,Vol.40Issue(3):688-702,15.DOI:10.1016/S1872-5805(25)60994-2

CeO2掺杂对碳碳复合材料上HfB2-SiC涂层抗氧化性能的增强作用

Improving the oxidation resistance of HfB2-SiC coatings on carbon/carbon composites by CeO2 doping

何昌林 1任宣儒 2Evgeny A Levashov 3Ph V Kiryukhantsev-Korneev 3冯培忠 4商智超 2王炜光 4李向明 5王坤 1陈跃星 6柏鑫坛 4王佩佩 7吉祥2

作者信息

  • 1. 河南省科学院,碳基复合材料研究院,河南省高性能碳纤维增强复合材料重点实验室,河南 郑州 450046||河南科技大学 材料科学与工程学院,河南 洛阳 471000
  • 2. 河南省科学院,碳基复合材料研究院,河南省高性能碳纤维增强复合材料重点实验室,河南 郑州 450046||中国矿业大学 材料与物理学院,江苏 徐州 221116
  • 3. National University of Science and Technology"MISIS",Moscow,Russia
  • 4. 中国矿业大学 材料与物理学院,江苏 徐州 221116
  • 5. 烟台大学 环境与材料工程学院,山东 烟台 264005
  • 6. 河南省科学院,碳基复合材料研究院,河南省高性能碳纤维增强复合材料重点实验室,河南 郑州 450046||哈尔滨工业大学,特种环境复合材料科学与技术国家重点实验室,黑龙江 哈尔滨 150080
  • 7. 河南省科学院,碳基复合材料研究院,河南省高性能碳纤维增强复合材料重点实验室,河南 郑州 450046||西安科技大学 材料科学与工程学院,陕西 西安 710054
  • 折叠

摘要

Abstract

To improve the oxidation resistance of HfB2-SiC coatings on carbon/carbon composites at 1700℃ in air,CeO2 was introduced to im-prove oxygen blocking and its mechanism was investigated.During the rapid oxidation stage,CeO2 accelerated the formation of a multiphase glass layer on the coating surface.The maximum oxidation rates of CeO2-HfB2-SiC coatings with 1%,3%,and 5%CeO2 were 24.1%,20.3%,and 53.2%higher than that of the unmodified HfB2-SiC coating,respectively.In the stable oxidation stage,the maximum oxidation rates of coatings with 1%and 3%CeO2 decreased by 31.4%and 21.9%,respectively,demonstrating adequate inert protection.CeO2 is a"coagulant"and"sta-bilizer"in the composite glass layer.However,increasing the CeO2 content accelerates the reaction between the SiO2 glass phase and SiC,leading to a higher SiO2 consumption and reduced self-healing ability of the glass layer.The 1%CeO2-60%HfB2-39%SiC coating showed improved glass layer viscosity and stability,moderate SiO2 consumption,and better self-healing ability,significantly boosting the oxidation protection of the coating.

关键词

HfB2-SiC涂层/CeO2/抗氧化能力/自修复能力/机理

Key words

HfB2-SiC coatings/CeO2/Oxidation resistance/Self-healing ability/Mechanism

分类

通用工业技术

引用本文复制引用

何昌林,任宣儒,Evgeny A Levashov,Ph V Kiryukhantsev-Korneev,冯培忠,商智超,王炜光,李向明,王坤,陈跃星,柏鑫坛,王佩佩,吉祥..CeO2掺杂对碳碳复合材料上HfB2-SiC涂层抗氧化性能的增强作用[J].新型炭材料(中英文),2025,40(3):688-702,15.

基金项目

This work has been supported by the National Natural Science Foundation of China(52261135546,52272055,52302047),the Key Research and Devel-opment Project of Henan Province(241111232600),the Joint Fund of Henan Province Science and Tech-nology R&D Program(225200810031,235200810095,225200810002).The Scientific and Technological Research Project of Henan Academy of Sciences(242221015).The International Science and Technology Cooperation Project of Henan Province(252102521081).The Natural Science Foundation of Shaanxi Province(2023-JC-QN-0563).E.A.Levashov and Ph.V.Kiryukhantsev-Korneev would like to acknowledge the financial support from the Russian Science Foundation(23-49-00141). 国家自然科学基金(52261135546,52272055,52302047) (52261135546,52272055,52302047)

河南省重点研发专项(241111232600) (241111232600)

河南省科技研发计划联合基金项目(225200810031,235200810095,225200810002) (225200810031,235200810095,225200810002)

河南省科学院科技攻关项目(242221015) (242221015)

河南省国际科技合作项目(252102521081) (252102521081)

陕西省自然科学基础研究计划(2023-JC-QN-0563) (2023-JC-QN-0563)

俄罗斯科学基金(23-49-00141). (23-49-00141)

新型炭材料(中英文)

OA北大核心

1007-8827

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