汽蚀阻力硅化石墨的液态硅渗透技术

1、东南大学试验硅化石墨在美国发表的论文硅化石墨材料制造商青岛华杰硅碳科技有限公司联系人：孙绍杰联系电话:0532-8741201887412028联系手机真：053287412038邮箱蚀阻力硅化石墨的液态硅渗透技术江舒云教授 机械工程学院，东南大学，江宁区东南路2号，南京211189,中国电子邮件：jiangshy本文简要地研究了该材料的空蚀行为。硅化石墨。相组成、表面微观结构，和硅化石墨的化学 成分的研究利用x射线衍射（xrd）、扫描电镜（sem）和能量色散谱（eds）。用超声波进行空化实验。振动测试系统。实验结果表明，硅化石墨具有优良的抗

2、汽蚀性能；这 是由于硅化石墨的碳化硅和石墨的特性。这个腐蚀表血的sem形貌研究表明碳化硅陶瓷材料的固 有脆性导致了成形一冲刷坑的硅化石墨表面化。doi： 10.1115 / 1.4035869 关键词：硅化石墨，气蚀、冲蚀磨损1引言空化现象常发生在构件下方。水介质通常对其造成严重损害并缩短其寿命l-3o因此，需要 设计适当的材料在水环境下具有抗空蚀性能。石墨材料被认为是一种很有前途的材料。在水环境由于其吸引人的特性，包括良好的自润滑性、 耐高温和腐蚀一耐温性4。最近，许多研究都集屮在石墨材料，包括自身的制备技术一不同用途 的润滑碳石墨材料环境及其摩擦学性能，如摩擦和磨损特性516。硅化石墨是最

3、代表性石墨复 合材料。硅化石墨，体现碳石墨材料与硅碳的互补性一不仅具有良好的自润滑性能，而且具有良好 的热稳定性一电导、热冲击、高温强度，而且硕度、抗氧化性极佳，耐腐蚀性等。硅化石墨在水中的摩擦学性能在试验台上对润滑条件进行了研究，得到了试验结果。表明，硅 化石墨层具有良好的耐磨性17,与sic层提高了性能的硅化石墨。硅化石墨优异的抗磨特性，但 对空化现象的研究仍有一定的研究价值，这种材料在水环境中的抗冲蚀性能。到据我们所知，没有 有关这方面的文献。硅化石墨的抗空蚀性能。这个技术简介，对硅化石墨空蚀行为一利用超声振动 测试系统对石墨进行了研究。2017年1月18 e1； 2017年6月5日在线

4、发布。副主编：dae eun kim。材料支撑硬度(hs)弯曲强度(mpa)抗压强度(mpa)拉伸强度(mpa)开孔率(%)体积密度(g/cm3)(a)图1 (a)超声振动系统照片，(b)超声振动系统的原理图，及(c)超声振动系统标本表1硅化石墨的物理性能参数硅化石墨91151319600.0352.211表2石墨和浸渍石墨的物理性能参材料支撑硬度(hs)弯曲强度(mpa)抗压强度(mpa)拉伸强度(mpa)开孔孔隙 率()体积密度(g/cm3)m165803510026131.675m158k7554179431.21.966用扫描电子显微镜对腐蚀表面进行了检测一范围(sem)研究硅化的损伤

5、机制一ite。此外，同样 的气蚀实验也在碳石墨和浸渍石墨上进行，从而说明汽蚀抗蚀剂的有效性一硅化石墨的性能。2气蚀试验2.1测试仪。图1显示了超声振动测试系统对汽蚀的硅化石墨。用超声波进行了实验。jy92-iid超声发生器，频率在20千赫和峰 值12lmo样品安装在固定试样架上。喇叭周围的空化气泡的崩溃导致空蚀破坏。试验液为自来水、 盐水。水和沙水。另外，用新鲜液体代替。每半小时用尽一次，以确保测试液。烧杯屮的温度保持 恒定的20c.2.2试验样品。试样的尺寸是为10mm7mm5mmo在这项研究中，硅化石墨一采用液态硅渗透 技术和浸渍法膜的厚度为0.5mm。硅化石墨是多相碳化硅、石墨组成的相复

6、合材料，自由硅。虽然 这项研究集中在空化侵蚀一硅化石墨比较，抗腐蚀性，同材料的分类：碳石墨(ml65)和咲喃树 脂浸渍石墨(m158k)，也分别在空化试验实验。表1和表2列出石英的物理参数一浸渍石墨、碳 石墨和咲喃树脂浸渍石墨。70um10123456789kev(b)图2给出了能量色散谱(eds) o硅化石墨的基本成分分析；重量百分比()是：c, 13.7, o, 2.57, si, 83.73。6000 n0 s1c4000-20406080 10029 /（° ）图3显示x射线衍射（xrd）釆用硅化石墨模式smartlab （3） x射线衍射仪（40 kv、30ma、 cu k

7、a radi信息）在15 - loodeg范围和步长0.02deg, sic和c相可以从xrd硅化看到石墨通过一 系列宽峰。2.3实验程序。空蚀试验用超声波振动测试系统进行全测试吋间14ho每个样品称量随后用超声波清洗标本。 清洁（kqll8）用丙酮和干燥盆干燥，之前和之后一 100mg灵敏度天平称重。(a)(b)(c)图4显不了碳石墨，石墨，和硅化石墨后空化试验。图5显不了硅基光照片一在自來水中进行 空化试验后，石墨含量为3.5%。重量）氯化钠溶液（试剂级）和砂水3公斤/米3的泥沙浓度。(a)(b)(c)(d)图5 (a)硅化石墨14h后之前的测试在不同的测试液体空化试验，(b)硅化石墨14

8、h后在不 同的测试液体自来水空化试验，(c)硅化石墨14h后空化试验不同的测试liquids-3.5盐水水，和 (d)硅化石墨14h后在不同试验汽蚀试验液体水砂3kg / m33实验结果与讨论3.1累积质量损失。图6显示了累积石墨浸渍石墨的质量损失曲线，硅化石墨的测试时间，和 重量损失试样随着时间的延长而增加。后14h。空化侵蚀实验，对硅化的累积质量损失石墨，石墨(m158k),与碳石墨(ml65)是 3.56mg, 8.9mg,和 14.24mg,分别。°24 tesltim(h) 101214图6自来水屮碳.浸渍.硅化石墨的质暈损失曲线tap water3.5% saline w

9、ater0246810121416test time (h)图7不同试验液体硅化石墨的质量损失曲线图7给出了质量损失的硅化石墨样品一在自來水及3.5%盐水，和3公斤/米3砂水作为实验时 间的函数。结果表明，订单从最大到最低的质量损失是沙子的水，盐水和自来水。的详细介绍，经 过测试，在14h。硅化石墨的质量损失，盐水，和盐水是3.56mg, 8.68mg,和12.71mg,分别。腐 蚀的3.2扫描电镜形貌表面。图8显示了碳石墨的sem图像。浸渍石墨14h后空蚀自来水实验。如 图8 (a)所示，气蚀流失严重的碳石墨样品，和大样本一样可观察到凹坑。由于细胞开孔率高。(a)9)图8 (a)的sem图像

10、的碳石墨和石墨14h后自来水屮的试验一碳石墨和(b)的sem图像的碳石墨和石墨14h后的测试水浸渍石墨图9 （a）后14小时的硅化石墨的sem图像。试验在不同的测试液体试验前，（b）经过14 小时的硅化石墨的sem图像。在不同的测试液体的自来水检测，（c）的sem经过14小时的硅化 石墨的图像。在不同的测试liquids-3.5 %盐水试验、扫描电镜和（d）经过14小时的硅化石墨的图 像。在不同的测试液体砂水3kg / m3试验water impactwater impactbrittle fracture of silicified graphitethe pit by brittle fr

11、acturesihcified graphite fthe uneven stress fieldcarbongraphite图10由硅化石墨脆性断裂的坑空化气泡的崩塌对碳石墨表面。空化气泡似乎攻击反复碳石墨表面，导致形成蚀坑。随着测试 时间的延长，凹坑被聚集起來。深坑合并了孔隙度和脆性碳石墨材料。图8 （b）说明较小的侵蚀 坑也观察到的表面上浸渍。石墨。rti于开孔孔隙度较低，损伤浸渍石墨的程度没有碳那么严重。石 墨材料。图9表明，硅化石墨专业的sem照片，3.5%生理盐水，和3公斤/米3砂水之前和之后的空 蚀实验14h。如图所示在图9 （a）中，有许多明亮的碳化硅陶瓷par在试样的粒度、孔

12、隙小。从 图9 （b）中可以看出空蚀实验后观察到蚀坑。与石墨相比（m158k）和碳石墨（ml65）、硅化石 墨具有较好的空穴一抗侵蚀能力强，可看到一些小蚀坑。试件表面。硅化石墨是一种多相c0m- 复合材料上沉积一层碳化硅石墨，它既具有碳化硅的特性石墨。与浸渍石墨比较（m158k）,与碳 石墨（ml65）、硅化石墨具有更高的硬度，更稳定的化学性质，由于共价粘结的sic,导致更明显 的腐蚀优势电阻和抗热震性。如图9 （c）所示，盐水下的冲刷坑比自来水下的坑大。除了机械冲击外，试样表面也遭受腐 蚀相加，使硅化石墨受机械冲击和腐蚀作用侵蚀。它可以从图9 （d）,硅化石墨的表面损伤在沙 水与这些水相比更

13、为严重，自來水和盐水。同样，空化气泡也会出现塌陷和直接消亡硅化石墨表而的冲击波发射和微射流。另一方面，冲 击波发射一作用在沙粒上以增加冲击速度，导致试样侵蚀的增加。组合空蚀和冲击侵蚀作用加剧了 环境恶化一面对伤害。硅化石墨表面的空化气泡侵蚀一的话，和空化泡塌陷将导致一由于固有脆性引起的空蚀坑。 这个表面产生凹坑和气孔会导致应力集中一对裂纹的萌生和形成，和更多的物质测试时间将从样品 表面剥离。这个硅化石墨的气蚀机理表现在图10o4结论在本技术简介中，进行了空化试验。为硅化石墨的制备液硅渗透技术。结果表明，硅化石墨与 碳相比具有较高的抗空蚀能力石墨（ml65）、咲喃树脂浸渍石墨（m158k）,这可以归因于它的 硅的特性。碳化物与石墨。气蚀坑的形成与硅化石墨孔隙主要rh内在的产生碳化硅陶瓷材料的脆性。硅化石墨材料制造商青岛华杰硅碳科技有限公司联系人：孙绍杰联系电话87412028联系手机：138849698