碳化硅基復合材料抗氧化梯度涂層的制備與性能研究.pdf

1、本文采用料漿法、溶膠—凝膠結(jié)合料漿的涂覆工藝，通過調(diào)整涂層料漿中的物質(zhì)組成比例，在重結(jié)晶碳化硅基體上制備了具有過渡層的莫來石/莫來石晶須梯度復合涂層。基于對涂層原料組份的熱膨脹系數(shù)、相變體積效應、高溫氧擴散速率及高溫下與基體間化學穩(wěn)定性的分析，設計了具有熱膨脹系數(shù)呈梯度分布的莫來石涂層，并在涂層中原位生成莫來石晶須，以循環(huán)熱沖擊和氧化增重的方法評價涂層抗氧化性能。通過觀察未涂覆涂層，涂覆傳統(tǒng)莫來石涂層和涂覆莫來石/莫來石晶須梯度復合涂層

2、的基體在α-SiO2和α-方石英相變溫度范圍內(nèi)循環(huán)熱沖擊后的涂層形貌和基體的氧化增重情況，對比傳統(tǒng)工藝的SiC莫來石抗氧化涂層，研究了梯度涂層的形成機制和抗氧化性能；探討了涂層中晶須的生長、強韌化機制和涂層失效原因，提出了晶須梯度復合涂層提高SiC抗氧化性能的機制。 研究顯示：在莫來石涂層體系中，殘留SiO2較大的相變體積效應是涂層失效的主要因素之一，莫來石涂層中應盡量減少殘留的SiO2；梯度涂層中過渡層的生成和涂層中晶須的生成

3、，使具有不同熱膨脹系數(shù)的物相熱膨脹效應對涂層的損害降低；莫來石/莫來石晶須梯度復合涂層中的晶須生長屬于氣—液—固機制，不同于一般單純莫來石晶須的氣—固生長機制。該涂層在超過1500℃長期使用時，晶須將長大發(fā)育成柱狀晶或消失。 本實驗制備出表面致密、均勻、無凹凸，與基體連接緊密且連接處無氣孔的莫來石/莫來石晶須梯度復合涂層。涂層厚度在1～3μm之間，涂層內(nèi)無夾雜氣孔，晶須的長徑比約為1：10～1：15。經(jīng)過循環(huán)熱沖擊40次后涂層仍