【摘 要】
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碳/碳(C/C)复合材料具有优异的高温性能,在航空航天等领域有极其广阔的应用前景,但高温易氧化成为C/C复合材料使用的瓶颈问题。抗氧化涂层是解决这一问题的有效手段。SiC陶瓷
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碳/碳(C/C)复合材料具有优异的高温性能,在航空航天等领域有极其广阔的应用前景,但高温易氧化成为C/C复合材料使用的瓶颈问题。抗氧化涂层是解决这一问题的有效手段。SiC陶瓷具有与C/C复合材料较为匹配的物理化学相容性而成为最理想的内层材料。同时,硅酸钇的结构特点及具有高熔点、低氧气渗透率、低热膨胀系数、低高温挥发率、低热传导率等优异的物理化学特性使其成为理想的隔热抗氧化涂层材料。目前,单相的γ-Y2Si2O7作为高温防护涂层还未见报道。本实验新设计了一种以SiC为内层,γ-Y2Si2O7为外层的抗氧化复合涂层。采用料浆法和包埋法两种不同的工艺制备了SiC内涂层并讨论了涂层的形成机理。利用XRD、SEM、EDS对涂层的成分、微观形貌和结构进行分析和对比,结果表明,包埋法在1600℃保温3h制备的涂层主要由单一的β-SiC组成,涂层连续,厚度均匀,与基体材料呈锯齿交错结合,并生成丰富的SiC纳米晶须,加强了SiC晶粒之间的结合。本实验采用料浆法制备了γ-Y2Si2O7外涂层,研究了涂层的成分、微观结构以及抗氧化性能,并讨论了涂层的抗氧化机理及抗氧化失效的原因,结果表明外涂层为单一的γ-Y2Si2O7相,在热重测试中,带有SiC/γ-Y2Si2O7涂层的C/C复合材料的起始氧化温度提高了大约300℃；在1100℃的恒温氧化和循环氧化过程中,与C/C复合材料相比,失重速率明显降低,涂层对C/C复合材料起到较好的保护作用；涂层具有良好的高温稳定性和抗热震性能。同时,涂层的封孔处理有利于抗氧化性能的提高。高温烧蚀实验表明,γ-Y2Si2O7具有优良的抗氧化烧蚀性能。
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