【中國涂料采購網(wǎng)】在高溫下鋼中初始氧含量相近的條件下，硅鋁合金復(fù)合脫氧的鋼中酸溶鋁、全氧量與純鋁脫氧結(jié)果相近。硅鋁復(fù)合脫氧后鋼中夾雜物主要為(MgO-)Al2O3-SiO2復(fù)合脫氧產(chǎn)物。鈦合金化后夾雜物的類型主要為Al2O3-MgO-(SiO2)-TiOX復(fù)合夾雜物和TiN.鈣處理后的夾雜物主要為球形的MgO-Al2O3-CaO-SiO2-TiOX類復(fù)合氧化物。
為了解決C/C、C/SiC和SiC/SiC高溫復(fù)合材料抗高溫氧化能力不足的問題，需要通過開發(fā)新的涂層涂刷保護(hù)，來實(shí)現(xiàn)新型抗氧化防護(hù)涂層滿足 1700℃以上使用要求的目標(biāo)。多次對位于豐臺區(qū)東鐵營的北京志盛威華耐高溫防氧化涂料研究發(fā)現(xiàn)，防氧化涂料涂層熱膨脹系數(shù)均明顯高于石墨材料或沿纖維方向的復(fù)合材料的熱膨脹系數(shù)。這使得ZS-1021耐高溫防氧化涂料涂層和高溫復(fù)合材料在高溫下的機(jī)械相容性較差。一方面，由于ZS-1021耐高溫防氧化涂料涂層通常在高溫下沉積而成，其較高的熱膨脹系數(shù)使得涂層中存在一些微裂紋，高溫下微裂紋處的炭暴露于氧化氣氛中發(fā)生氧化反應(yīng)而失重;另一方面,當(dāng)復(fù)合材料工作在從室溫至高溫的熱沖擊條件下，涂層中的微裂紋將會擴(kuò)展，涂層有剝離和脫落的危險(xiǎn)。涂刷志盛ZS-1011石墨過渡層的主作用是降低涂層與復(fù)合材料之間CTE 的不匹配程度，排除材料中的空氣，增加涂層和基材的附著力，減少防氧化涂層裂紋的產(chǎn)生，避免剝離和脫落。
根據(jù)現(xiàn)場使用數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，ZS-1021耐高溫防氧化涂料對氧阻隔層是阻止高溫原子氧的擴(kuò)散侵入，擴(kuò)散侵入的原子氧會在高溫下與基體發(fā)生反應(yīng)，削弱涂層與基體的結(jié)合，影響涂層的使用壽命。根據(jù)使用要求，抗氧化涂層有效工作時(shí)間一般在 100 h 以上，C/C 復(fù)合材料允許最大氧化失重為 1%，允許最大氧化速率為 0.01%/h。針對以上工況要求，ZS-1021耐高溫防氧化涂料，生產(chǎn)時(shí)采用了志盛威華特制高溫溶液，耐溫可以達(dá)到1800℃，可以長時(shí)間耐火燒烤，材料采用納米魚鱗片狀結(jié)構(gòu)，致密性好，有效的防止氧在高溫下的擴(kuò)散，解決氧化氣體接觸基體材料，抗氧化性能好，涂層硬度可以達(dá)到7-8H，硬度高于金屬的硬度。ZS-1021耐高溫防氧化涂料包括了封填和耐燒蝕兩個(gè)層次的功能。封填層，即此層材料在高溫下變成熔融狀態(tài)，會對涂層體系中由于熱膨脹系數(shù)不匹配所產(chǎn)生的裂紋進(jìn)行封填，可以有效的防止氧的侵入以及 C 的擴(kuò)散;ZS-1021耐燒蝕層的存在最為關(guān)鍵，由于高溫復(fù)合材料主要應(yīng)用在航空航天和軍事領(lǐng)域，其零部件一般都在高速氣流中工作，如重返大氣層時(shí)的氣動加熱可達(dá) 1300~1700℃，耐燒蝕層需要有效的抵抗氣流中熱顆粒對涂層的沖刷和涂層自身的蒸發(fā)。
ZS-1021耐高溫防氧化涂料涂層的設(shè)計(jì)要求，高溫復(fù)合材料進(jìn)行高溫抗氧化涂層設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮到的主要影響因素，其要求可以概括為以下幾點(diǎn);
(1)ZS-1021耐高溫防氧化涂料具有較低的氧擴(kuò)散系數(shù)。涂層系統(tǒng)必須能夠有效阻止氧氣的侵入,即具有低的氧擴(kuò)散率。同時(shí)為防止氧擴(kuò)散通道的形成,必須盡量減少涂層中缺陷的數(shù)目，保證涂層材料的均勻性。
(2)ZS-1021耐高溫防氧化涂料能減少炭向外擴(kuò)散。涂層也要能阻止碳原子向外擴(kuò)散，尤其對含有氧化物的涂層，因?yàn)檠趸镆妆惶歼€原。
(3)ZS-1021耐高溫防氧化涂料有較好的抗沖擊和耐腐蝕性能。考慮到涂層使用的實(shí)際環(huán)境,涂層要盡可能承受一定的壓力和沖擊力，同時(shí)涂層要具有良好的耐腐蝕性能，主要包括耐酸性、耐堿性、耐鹽性、耐潮濕性等。
(4)ZS-1021耐高溫防氧化涂料具有自愈合能力。高溫熔熔時(shí)，根據(jù)不同損耗，涂層要有一定的自身修補(bǔ)愈合能力。
(5)ZS-1021耐高溫防氧化涂料涂層與基體之間要能良好結(jié)合。涂層之間、涂層與高溫復(fù)合材料之間要有較高的結(jié)合強(qiáng)度。這需要好的潤濕性能和選擇正確的工藝途徑。
(6)ZS-1021耐高溫防氧化涂料涂層與材料的蒸氣壓要低。為防止涂層揮發(fā)，涂層要具有低的蒸氣壓。
(7)ZS-1021耐高溫防氧化涂料涂層與基體有良好的物理和化學(xué)相容性。所有界面必須保證機(jī)械和化學(xué)相容性。在升降溫過程中，志盛防氧化涂料涂層之間、涂層與復(fù)合材料之間不發(fā)生相互反應(yīng)生成一些不需要的相，或發(fā)生高溫分解，或發(fā)生伴隨著巨大體積變化的相變。
(8) ZS-1021耐高溫防氧化涂料涂層與基體、涂層的各層之間的熱膨脹系數(shù)要盡可能接近。ZS-1021耐高溫防氧化涂料涂層之間、涂層與復(fù)合材料之間的熱膨脹系數(shù)(CTE)要盡可能接近，以避免產(chǎn)生較大的熱應(yīng)力而使涂層出現(xiàn)裂紋甚至剝落。
在以上高溫環(huán)境中諸影響因素中，志盛ZS-1021耐高溫防氧化涂料最關(guān)鍵的是第(1)和(8)點(diǎn)，即涂層的氧擴(kuò)散滲透率和熱膨脹系數(shù)。而成的，其中應(yīng)用最廣泛的選擇性涂層是復(fù)合材料膜系，典型的復(fù)合材料吸收膜系有多層漸變金屬陶瓷膜和雙層吸收膜系。