Cf-SiC復(fù)合材料的抗高溫氧化涂層的制備及組織結(jié)構(gòu)研究.pdf

1、碳纖維增強碳化硅陶瓷基復(fù)合材料(Cf/SiC)在高溫環(huán)境中具有優(yōu)異的綜合性能，是航空航天領(lǐng)域中具有廣闊應(yīng)用前景的結(jié)構(gòu)材料之一。但是高溫有氧環(huán)境中碳纖維的快速氧化，會導(dǎo)致復(fù)合材料整體性能迅速下降并失效，這是該材料在實際應(yīng)用中面臨的重要問題，采用抗高溫氧化涂層對Cf/SiC復(fù)合材料進行防護是有效的解決方法之一。
　　本文采用漿料涂刷與高溫熔滲相結(jié)合的方法制備出單層厚度超過70μm的超高溫陶瓷涂層。采用酚醛樹脂與B4C、石墨粉末配制漿料

2、，并且通過自制簡易設(shè)備在基體表面均勻涂刷漿料，該簡易設(shè)備可有效控制涂刷漿料的厚度，經(jīng)過固化、裂解等過程制備得到預(yù)涂層;選用鋯含量為26.5wt％和50wt％兩種Si-Zr熔滲粉末，在高溫真空環(huán)境下對預(yù)涂層進行熔滲反應(yīng)，制備得到三種不同體系的陶瓷涂層:單層涂層SiC涂層以及雙層涂層ZrC-SiC/SiC、ZrB2-ZrC-SiC/SiC涂層。利用X射線衍射儀(XRD)、掃描電子顯微鏡(SEM)和X射線能譜儀(EDS)對涂層樣品進行表征和分

3、析，考察涂層中物相組成和組織結(jié)構(gòu)特征，討論添加粉末種類及含量、熔滲粉末比例對涂層制備的影響。通過氧乙炔焰燒蝕測試涂層的抗氧化性能。
　　論文主要結(jié)論如下:
　　(1)添加粉末僅為石墨時可制備出較為完整且表面平整的預(yù)涂層，石墨與熱解碳形成較為致密的預(yù)涂層。在添加石墨的同時添加B4C粉末，預(yù)涂層表面平整，涂層完整且致密，孔隙等缺陷大多集中在B4C顆粒與C的交界處。
　　(2)SiC涂層由添加石墨粉制備得到，SiC涂層厚度在

4、通常在70～100μm之間，石墨含量的增加有利于提高涂層厚度，但是石墨粉含量過高易在涂層中形成孔洞等缺陷?？疾焓砑恿繌?0wt％～50wt％變化，石墨添加為40wt％時，涂層較厚，表面完整，整體效果較好。因此采用40wt％石墨制備的SiC涂層作為內(nèi)層涂層，并進行雙層涂層的制備與研究。
　　(3)ZrC-SiC/SiC涂層為40wt％石墨的預(yù)涂層制備，組成相為ZrC與SiC，并殘余少量C。涂層形貌體現(xiàn)為ZrC與SiC相互夾雜的分

5、布特征。對比熔滲粉末Zr含量為26.5wt％與50wt％制備的涂層樣品，Zr的增加有利于生成更多ZrC相。
　　(4)ZrB2-ZrC-SiC/SiC涂層添加粉末為B4C、石墨，主要物相為SiC、ZrB2和ZrC，殘余少量C。涂層形貌體現(xiàn)為SiC與ZrB2+ZrC相互夾雜的分布特征。B4C含量較少時，涂層中ZrB2+ZrC的分布量相對較少，隨著B4C含量增多，ZrB2+ZrC含量增多，并且在ZrB2+ZrC中能觀察到較為明顯的Zr