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

1、炭/炭復合材料(Carbon/Carbon Composites,簡稱C/C)是目前新材料領域重點研究和開發(fā)的一種新型超高溫熱結(jié)構(gòu)材料,它擁有許多極富吸引力的高溫力學性能,被大量用于航空、航天及民用工業(yè)領域。然而,C/C復合材料在高于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復合材料在高溫下是否具有可靠的抗氧化保護對其來說是至關重要的。
　　 本研究采用包埋法、化學氣相沉積法(CVD)和漿料刷涂法

2、,依次在C/C復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)復合涂層、SiC/YAG-SiC-ZrO2復合涂層,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;當包埋料中Al2O3含量增加時,涂層厚度增加、晶粒逐漸細化,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,重點分析了復合涂層在高溫氧化過程中的氧化機理。研究結(jié)果表明:在高溫氧化過程中,SiC/YAG復合涂層通過原位反應生成了由二氧化硅、硅酸鋁及其玻璃相和彌散于其間的釔鋁石榴石、硅酸釔復合而成的功能復合涂層,

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:該種復合涂層在氧化過程中通過原位反應生成了更加優(yōu)異的功能復合涂層,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、硅酸釔復合而成的功能復合涂