碳-碳復(fù)合材料用一維硅基材料增韌硅酸鹽復(fù)合抗氧化涂層的制備與性能研究.pdf

1、碳/碳（C/C）復(fù)合材料具有優(yōu)異的高溫穩(wěn)定性以及優(yōu)異的高溫力學(xué)性能，從而被應(yīng)用于空天領(lǐng)域。但是，C/C復(fù)合材料在超過450℃的有氧環(huán)境下就會(huì)被氧化，限制了其在氧化氣氛下的廣泛應(yīng)用。陶瓷涂層被證明是解決碳/碳復(fù)合材料氧化問題的可靠方法。但是，陶瓷涂層由于其固有的脆性，在從高溫到室溫的熱循環(huán)過程中容易產(chǎn)生裂紋，限制了其進(jìn)一步的應(yīng)用。本文以C/C復(fù)合材料高溫抗氧化涂層的關(guān)鍵基礎(chǔ)科學(xué)問題為核心。為改善陶瓷涂層的脆性，采用不同的方法制備出各種一維

2、材料增韌硅酸鹽復(fù)合抗氧化涂層。研究了不同涂層的晶相組成，顯微結(jié)構(gòu)，結(jié)合強(qiáng)度，增韌機(jī)理以及抗熱震和抗氧化性能。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴采用熔鹽法制備了β-Y2Si2O7晶須，研究了熔鹽溫度對(duì)制備硅酸釔晶須晶相、顯微結(jié)構(gòu)的影響以及β-Y2Si2O7晶須的合成機(jī)理。另外，研究了對(duì)應(yīng)β-Y2Si2O7陶瓷的熱物理性能。所制備β-Y2Si2O7晶須有較低的熱膨脹系數(shù)（3.88×10^-6·K^-1）和較低的熱導(dǎo)率。⑵采用脈沖電弧放電沉積

3、法（PADD）制備了β-Y2Si2O7晶須增韌Y2SiO5涂層。為進(jìn)一步提高涂層的抗氧化性能，在制備了β-Y2Si2O7晶須增韌Y2SiO5涂層的基礎(chǔ)上，通過熱浸漬法在其表面制備了 YAS（Y2O3-Al2O3-SiO2）玻璃涂層。研究了涂層的晶相組成、顯微結(jié)構(gòu)、界面結(jié)合強(qiáng)度、抗氧化性能及抗熱震性能。所制備涂層在經(jīng)過從室溫到1400℃的50次熱循環(huán)后，失重僅有1.05％。經(jīng)過176h的高溫氧化后，失重僅為0.86%。⑶采用熔鹽法結(jié)合熱浸

4、漬法制備了莫來石晶須增韌硅酸鹽玻璃涂層。研究了涂層的晶相組成、顯微結(jié)構(gòu)、界面結(jié)合強(qiáng)度及抗熱震性能。結(jié)果表明莫來石晶須層以及莫來石晶須的引入有效地提高了涂層的界面結(jié)合，同時(shí)縮小了裂紋尺寸。所制備涂層在經(jīng)過從室溫到1300℃的100次熱循環(huán)后，失重僅有2.21%。⑷采用超聲輔助水熱電泳沉積法（HEPD）結(jié)合PADD制備了碳化硅納米線（SiCNW）增韌莫來石復(fù)合外涂層，研究了涂層的晶相組成、顯微結(jié)構(gòu)、抗氧化性能及抗熱震性能。SiCNW的引入縮