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SiC表面氧化及其对SiC/Fe界面稳定性的影响 被引量：7
1
作者 汤文明 郑治祥 +1 位作者 丁厚福 金志浩 《无机材料学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2001年第2期289-296,共8页
烧结致密的α－ＳｉＣ在静态空气气氛中经１２００℃×１０ｈ氧化，在其表面形成一层致密的氧化膜，该层氧化膜具有β－方石英晶体结构．氧化膜的生长由Ｏ２通过ＳｉＯ２晶格间隙的扩散控制． ＳｉＣ／Ｆｅ界面反应剧烈，界面稳定... 烧结致密的α－ＳｉＣ在静态空气气氛中经１２００℃×１０ｈ氧化，在其表面形成一层致密的氧化膜，该层氧化膜具有β－方石英晶体结构．氧化膜的生长由Ｏ２通过ＳｉＯ２晶格间隙的扩散控制． ＳｉＣ／Ｆｅ界面反应剧烈，界面稳定性极差. ＳｉＣ表面氧化能有效阻挡该界面反应，提高其稳定性． ９００℃以下长时间保温，氧化 ＳｉＣ／Ｆｅ界面十分平直，无明显反应的迹象，界面十分稳定．但随着温度的升高，界面稳定性越来越低，在局部区域内开始发生反应，并逐渐扩展到整个界面，最终导致氧化膜遭到破坏，失去阻挡界面反应的作用．氧化膜与ＳｉＣ、Ｆｅ热膨胀系数不匹配所造成的应力集中，以及氧化膜中存在的孔隙可能是导致氧化膜在热处理过程中遭到破坏的主要原因． 展开更多
关键词 界面稳定性 反应阻挡层 碳化硅陶瓷 铁基复合材料 表面氧化 氧化膜
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C/SiC材料主被动氧化烧蚀机理及计算方法研究 被引量：9
2
作者 张红军 康宏琳 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第2期223-230,共8页
基于热化学平衡方法建立了任意比例C/SiC材料的主被动氧化烧蚀模型,开展了C/SiC材料氧化烧蚀机理的计算研究,并基于典型材料烧蚀试验结果进行了充分验证。计算结果表明,C/SiC材料的氧化烧蚀特性取决于表面温度、氧分压以及组分等因素,... 基于热化学平衡方法建立了任意比例C/SiC材料的主被动氧化烧蚀模型,开展了C/SiC材料氧化烧蚀机理的计算研究,并基于典型材料烧蚀试验结果进行了充分验证。计算结果表明,C/SiC材料的氧化烧蚀特性取决于表面温度、氧分压以及组分等因素,可能会出现主动氧化和被动氧化两种破坏机制,目前的烧蚀模型能够预测出任意比例C/SiC材料两种氧化烧蚀机制的转换过程;SiC含量对C/SiC材料的氧化烧蚀特性有明显的影响,随着SiC含量的提升,主/被动氧化转换临界分压会减小,材料的抗氧化性能越好;但当材料均处于主动氧化阶段时,SiC含量越高材料的无量纲烧蚀速率越大,材料的抗烧蚀性能减弱。 展开更多
关键词 C/SiC材料 主动氧化 被动氧化 烧蚀预测模型
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Si_3N_4材料的钝化氧化和活化氧化 被引量：4
3
作者 张其土 丁子上 《南京化工学院学报》 1994年第3期20-25,共6页
以Ｓｉ３Ｎ４粉末和添加了Ａｌ２Ｏ３的热压Ｓｉ３Ｎ４陶瓷材料作为研究对象，分别研究了Ｓｉ３Ｎ４材料在空气气氛中和在Ｎ２气气氛中（其中氧分压Ｐｏ２＝１～１０Ｐａ）的氧化反应方式。利用化学分析、ｘ射线衍射分析和ｘ光电子能谱... 以Ｓｉ３Ｎ４粉末和添加了Ａｌ２Ｏ３的热压Ｓｉ３Ｎ４陶瓷材料作为研究对象，分别研究了Ｓｉ３Ｎ４材料在空气气氛中和在Ｎ２气气氛中（其中氧分压Ｐｏ２＝１～１０Ｐａ）的氧化反应方式。利用化学分析、ｘ射线衍射分析和ｘ光电子能谱分析，对Ｓｉ３Ｎ４材料的氧化产物进行了测定，同时对Ｓｉ３Ｎ４材料的氧化反应方式进行了热力学分析。结果表明，在高温下的空气中氧化时，氧化反应方式为钝化氧化，而在高温下的Ｎ２气气氛中氧化时，虽然有少部分的钝化氧化存在，但氧化反应方式主要是活化氧化。 展开更多
关键词 氮化硅 钝化 活化 氧化 陶瓷
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SiC高温氧化的热力学研究 被引量：6
4
作者 朱庆山 邱学良 马昌文 《计算机与应用化学》 CAS CSCD 1996年第2期91-96,共6页
本文运用自由能最小法研究了Ａｒ－Ｃ－Ｈ－Ｏ－Ｓｉ体系的化学平衡，以国际流行的广义简约梯度软件ＧＢＧ－２为优化模块编制了求解复杂化学平衡的软件ＺＧＲＧ，计算表明ＺＧＲＧ具有很好的收敛性能．对Ａｒ－Ｃ－Ｈ－Ｏ－Ｓｉ体系的... 本文运用自由能最小法研究了Ａｒ－Ｃ－Ｈ－Ｏ－Ｓｉ体系的化学平衡，以国际流行的广义简约梯度软件ＧＢＧ－２为优化模块编制了求解复杂化学平衡的软件ＺＧＲＧ，计算表明ＺＧＲＧ具有很好的收敛性能．对Ａｒ－Ｃ－Ｈ－Ｏ－Ｓｉ体系的计算表明，ＳｉＣ从活性氧化向惰性氧化的转变分压（Ｐ（ｏ２），Ｐ（Ｈ２Ｏ））随温度的增加而增加，同时本文还将计算结果与其他研究者的实验结果进行了比较，并对造成计算值与实验值差异的原因进行了分析． 展开更多
关键词 自由能最小法 化学平衡 碳化硅 氧化
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C/SiC材料氧化烧蚀行为的理论模型与计算方法 被引量：3
5
作者 汪雷 潘勇 +2 位作者 邓代英 徐晓亮 俞继军 《导弹与航天运载技术》 CSCD 北大核心 2022年第4期92-97,共6页
针对C/SiC复合材料在不同温度及压力条件下的氧化机制,基于氧化动力学及化学平衡基本模型,获得了C/SiC材料氧化烧蚀行为的理论模型与计算方法;利用典型地面试验,并与电弧风洞地面试验实测数据进行了对比分析。对于被动氧化时的氧化层厚... 针对C/SiC复合材料在不同温度及压力条件下的氧化机制,基于氧化动力学及化学平衡基本模型,获得了C/SiC材料氧化烧蚀行为的理论模型与计算方法;利用典型地面试验,并与电弧风洞地面试验实测数据进行了对比分析。对于被动氧化时的氧化层厚度演化,该模型主要考虑材料表面氧化膜内非等摩尔扩散特性的影响规律,关注边界层内氧扩散及氧化膜内氧输运的竞争控制机制。对于主动氧化条件下的烧蚀质量损失,该模型考虑了低温条件下的动力学烧蚀和高温平衡,重点分析了碳及碳化硅组元的氧化动力学特性、温度、压力和来流质量流率等主要因素对烧蚀行为的影响规律。 展开更多
关键词 C/SIC 烧蚀 主动氧化 被动氧化
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直接烧结6H-SiC氧化机理的实验研究与分子动力学模拟
6
作者 张悦 江荣 +4 位作者 张磊成 陈西辉 高希光 孙志刚 宋迎东 《航空材料学报》 CAS CSCD 北大核心 2022年第4期28-38,共11页
采用管式炉对直接烧结SiC在1200℃、1300℃和1400℃静止空气气氛下分别氧化1 h、5 h、12 h、24 h,使用热重分析仪分析质量变化曲线,用掠入射X射线衍射仪、场发射扫描电镜以及能谱仪表征氧化产物,揭示氧化机理;使用分子动力学软件LAMMPS... 采用管式炉对直接烧结SiC在1200℃、1300℃和1400℃静止空气气氛下分别氧化1 h、5 h、12 h、24 h,使用热重分析仪分析质量变化曲线,用掠入射X射线衍射仪、场发射扫描电镜以及能谱仪表征氧化产物,揭示氧化机理;使用分子动力学软件LAMMPS在反应力场下模拟SiC的氧化行为。实验结果显示:直接烧结SiC的氧化遵循抛物线氧化规律,即氧化过程是由氧气向内扩散控制的,氧化过程可分为3个阶段;氧化层的形貌从最初的无定形SiO_(2)转变成球晶状SiO_(2)并伴随氧化速率的降低;随氧化时间的进一步增加,球晶特征转化为细晶结构并伴随氧化速率的升高;SiO_(2)结构转变以及氧化速率的改变与O_(2)通过氧化层的特定扩散形式有关。分子动力学模拟表明:6H-SiC的氧化是由O_(2)向内扩散控制的;6H-SiC高温氧化反应生成SiO_(2)的同时伴随着C元素向内聚积,C与O_(2)反应生成CO与CO_(2),最终以气泡的形式逸出。 展开更多
关键词 SIC 被动氧化 氧化机理 氧气扩散 分子动力学
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大破口失水事故工况下碳化硅惰性氧化模型研究
7
作者 钱立波 余红星 +2 位作者 孙玉发 陈伟 申亚欧 《原子能科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第7期1280-1287,共8页
与传统Zr包壳相比,SiC复合包壳具有更好的辐照稳定性、高温机械性能和抗氧化能力,可有效缓解事故进程,增加事故应对时间。在大破口失水事故工况下,SiC复合包壳会与低压高温水蒸气发生惰性氧化反应而持续损耗。SiC材料的惰性氧化反应分... 与传统Zr包壳相比,SiC复合包壳具有更好的辐照稳定性、高温机械性能和抗氧化能力,可有效缓解事故进程,增加事故应对时间。在大破口失水事故工况下,SiC复合包壳会与低压高温水蒸气发生惰性氧化反应而持续损耗。SiC材料的惰性氧化反应分为两个过程:SiC抛物线型氧化过程和SiC表面氧化产生的SiO 2的线性挥发过程。本文应用修正的Deal-Grove模型和传热/传质类比法研究SiC的抛物线型氧化速率和SiO 2的线性挥发速率,并基于纯水蒸气环境下SiC氧化实验数据和SiO 2线性挥发实验数据,获得了SiC抛物线型氧化速率常数模型和SiO 2线性挥发速率常数模型。理论模型分析结果显示,在大破口失水事故后低压高温纯水蒸气氧化条件下,SiC材料的氧化速率常数较Zr合金低约2~3个数量级,导致SiC材料的损耗速率远低于传统Zr包壳的损耗速率。 展开更多
关键词 大破口失水事故 碳化硅 惰性氧化
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碳/碳化硅复合材料静止环境下氧化行为模拟 被引量：2
8
作者 周述光 曾磊 +1 位作者 国义军 刘骁 《气体物理》 2021年第4期29-36,共8页
碳/碳化硅(C/SiC)复合材料是应用于临近空间高超声速飞行器热防护的一种新型防热材料.国内外通过性能测试较多地研究了材料不同制备工艺对抗烧蚀性的影响,提出的抗烧蚀分析理论模型均基于液态氧化膜.而近期开展的C/SiC复合材料管式炉加... 碳/碳化硅(C/SiC)复合材料是应用于临近空间高超声速飞行器热防护的一种新型防热材料.国内外通过性能测试较多地研究了材料不同制备工艺对抗烧蚀性的影响,提出的抗烧蚀分析理论模型均基于液态氧化膜.而近期开展的C/SiC复合材料管式炉加热实验和试样微观形貌电镜表征显示常压下,当温度低于1696 K时,C/SiC复合材料氧化后表面形成了多孔的固态氧化膜.采用压汞法测试了氧化物孔隙.基于孔隙中的气体扩散行为,结合氧化反应动力学关系,建立了一种新的C/SiC复合材料惰性氧化模型.模型预测值与实验结果吻合良好,表明该惰性氧化模型对氧化膜厚度和质量损失具有较好的预测能力. 展开更多
关键词 碳/碳化硅 氧化膜 抗烧蚀 孔隙率 惰性氧化模型
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不同低密度脂蛋白氧化模型中维生素E的抗氧化效率差异
9
作者 周莉娜 吴露 +3 位作者 许程洁 项明伟 宋健 武军驻 《中国动脉硬化杂志》 CAS CSCD 北大核心 2014年第7期663-668,共6页
目的探讨维生素E(VE)在不同低密度脂蛋白(LDL)氧化模型中抗氧化效率的差异,并揭示VE在体外抗氧化效率不高的可能原因。方法分别建立LDL主动氧化模型和被动氧化模型,观察LDL与VE共刺激0、12h以及脂多糖(LPS)与VE共刺激0、3 h后细胞内人... 目的探讨维生素E(VE)在不同低密度脂蛋白(LDL)氧化模型中抗氧化效率的差异,并揭示VE在体外抗氧化效率不高的可能原因。方法分别建立LDL主动氧化模型和被动氧化模型,观察LDL与VE共刺激0、12h以及脂多糖(LPS)与VE共刺激0、3 h后细胞内人α防御素(HNP-1)蛋白及其mRNA水平的表达变化,再通过检测羟基化蛋白(PCO)、丙二醛(MDA)来判断VE是否干扰模型的建立。再将两种氧化模型分别设立氧化模型建立前、后加入VE以及VE(-)组,最后检测不同时间点加入VE后MDA、PCO的变化以分析VE在不同模型中的抗氧化效率差异,并观察细胞内氧自由基水平的波动以判断差异产生的可能原因。结果 (1)氧化模型中HNP-1mRNA及其蛋白水平的表达均升高,MDA和PCO的生成量也显著升高(P<0.05)。(2)主动氧化模型中不同时间点加入VE后PCO生成量无明显差异(P>0.05);被动氧化前加VE组氧化产物生成量明显低于被动氧化后加VE组(P<0.05)。不同氧化模型的MDA、PCO生成量在氧化前加VE组和氧化后加VE组降低,且被动氧化模型中下降幅度更加明显,而VE(-)组含量变化趋势相同。(3)不同氧化模型中加入VE,均能够显著提高超氧化物歧化酶(SOD)活性;能够降低自由基水平,且在被动氧化前加VE组自由基水平降低更明显(P>0.05)。结论 VE的抗氧化效率在被动氧化模型中优于主动氧化模型,与VE的加入时间、胞内自由基水平相关。 展开更多
关键词 主动氧化 被动氧化 低密度脂蛋白 脂多糖 氧自由基 超氧化物歧化酶
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原子氧环境下SiC基防热材料主/被动氧化在线识别及演化
10
作者 金华 张劭捷 +3 位作者 李哲文 张结艳 米智彤 许承海 《复合材料学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第8期4792-4801,共10页
当前,高超声速飞行器主流SiC基防热材料在1200~1700℃内的防热机制主要依靠SiC被动氧化生成的SiO_(2)保护层,但高超声速飞行带来的高温气体效应使得防热材料遭受高温、低压、原子氧载荷,原子氧的高活性将改变SiC氧化反应类型,导致材料... 当前,高超声速飞行器主流SiC基防热材料在1200~1700℃内的防热机制主要依靠SiC被动氧化生成的SiO_(2)保护层,但高超声速飞行带来的高温气体效应使得防热材料遭受高温、低压、原子氧载荷,原子氧的高活性将改变SiC氧化反应类型,导致材料丧失防护能力。因此,判别不同飞行工况下材料主/被动氧化类型将直接决定材料的使用阈值,对于高超声速飞行器防热设计和新型防热材料研制极为重要。基于此,本文打破通过分析氧化反应后材料微观成分辨别主/被动氧化反应的传统方法,基于光谱诊断、射频等离子放电及高功率激光技术,建立高温、低压、原子氧环境下SiC基防热材料主/被动氧化反应在线识别方法与系统,实现了SiC基防热材料主/被动氧化反应快速在线识别,经过SEM、EDS和XRD等材料分析,验证了在线识别方法的准确性和可靠性,进一步探究了原子氧环境下SiC材料主动氧化的演化规律,并建立了氧化动力学方程,为SiC基防热材料防护阈值及材料性能改进提供了重要支撑。 展开更多
关键词 高超声速飞行器 防热材料 原子氧 主/被动氧化反应 光谱诊断
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