炭-炭復(fù)合材料SiC-YAG-SiC-ZrO2涂層的制備、結(jié)構(gòu)和氧化性能.pdf

1、炭/炭復(fù)合材料(Carbon/Carbon Composites,簡稱C/C)是目前新材料領(lǐng)域重點(diǎn)研究和開發(fā)的一種新型超高溫?zé)峤Y(jié)構(gòu)材料,它擁有許多極富吸引力的高溫力學(xué)性能,被大量用于航空、航天及民用工業(yè)領(lǐng)域。然而,C/C復(fù)合材料在高于400℃有氧環(huán)境下抗氧化性差,這對材料本身會造成毀火性的破壞。因此,C/C復(fù)合材料在高溫下是否具有可靠的抗氧化保護(hù)對其來說是至關(guān)重要的。
　　 本研究采用包埋法、化學(xué)氣相沉積法(CVD)和漿料刷涂法

2、,依次在C/C復(fù)合材料基體表面制備了單SiC涂層、雙SiC涂層、SiC/釔鋁石榴石(簡稱YAG)復(fù)合涂層、SiC/YAG-SiC-ZrO2復(fù)合涂層,通過X衍射分析(XRD)、掃描電鏡分析(SEM)和能譜分析(EDS)等方法,逐個研究了涂層的顯微結(jié)構(gòu)和它們在1500℃恒溫靜態(tài)空氣中的氧化性能。主要研究內(nèi)容和結(jié)論有:
　　 1.用包埋法制備了單SiC涂層,研究了包埋溫度、時間和包埋料配比對SiC涂層的結(jié)構(gòu)和抗氧化性能的影響。研究表明

3、:隨著包埋溫度的升高、包埋時間的延長,SiC涂層的厚度增加,致密度提高;當(dāng)包埋料中Al2O3含量增加時,涂層厚度增加、晶粒逐漸細(xì)化,但是,涂層中的缺陷會逐漸增多,使得SiC涂層變得越來越疏松,涂層的氧化性能逐漸變差。
　　 2.用CVD制備了雙SiC涂層(單SiC涂層上化學(xué)氣相沉積SiC涂層),研究了沉積溫度和時間對雙SiC涂層的結(jié)構(gòu)和抗氧化性能的影響。研究結(jié)果表明:在1000～1200℃,隨著沉積溫度的升高,沉積顆粒長大,涂層

4、的致密性提高,涂層試樣的抗氧化性能也變好;CVD-SiC涂層有效地修復(fù)了單SiC涂層中的缺陷,使雙SiC涂層試樣的抗氧化性能得到很大的提高。
　　 3.制備了新型SiC/YAG復(fù)合涂層,研究了制備工藝對涂層結(jié)構(gòu)和抗氧化性能的影響,重點(diǎn)分析了復(fù)合涂層在高溫氧化過程中的氧化機(jī)理。研究結(jié)果表明:在高溫氧化過程中,SiC/YAG復(fù)合涂層通過原位反應(yīng)生成了由二氧化硅、硅酸鋁及其玻璃相和彌散于其間的釔鋁石榴石、硅酸釔復(fù)合而成的功能復(fù)合涂層,

5、涂層具有良好的自愈合功能和阻氧功能,涂層在1500℃靜態(tài)空氣中,經(jīng)過70h氧化后,涂層樣品失重率為1.01％。
　　 4.制備了新型雙SiC/YAG-SiC-ZrO2復(fù)合涂層,研究了不同成分對涂層結(jié)構(gòu)和抗氧化性能的影響,重點(diǎn)研究了以SiC為主相的涂層的結(jié)構(gòu)和抗氧化性能。研究結(jié)果表明:該種復(fù)合涂層在氧化過程中通過原位反應(yīng)生成了更加優(yōu)異的功能復(fù)合涂層,生成了由二氧化硅、硅酸鋁及其玻璃相和彌散于其間的鋯英石、硅酸釔復(fù)合而成的功能復(fù)合涂