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Cr-Si復合涂層CSiC復合材料的顯微結構與性能

技術應用 | 來源:本網 | 發布日期:2017-11-13 查看次數:766

核心提示:  殷小瑋,成來飛,張立同,徐永東西北工業大學凝固技術國家重點在400~ 1500C之間,C/SiC-SiC復合材料總是表現為失重,這表明C纖維被連續消耗低于800C,C/SC-SiC復合材料的重量損

  殷小瑋,成來飛,張立同,徐永東西北工業大學凝固技術國家重點在400~ 1500C之間,C/SiC-SiC復合材料總是表現為失重,這表明C纖維被連續消耗低于800C,C/SC-SiC復合材料的重量損失隨溫度的升高而增加;高于800C,重量損失隨溫度的升高而降低。與C/SiC-SC復合材料不同,C/ SiC-SC/Ci-Si復合材料在1200°C以下表現為失重,而在1200°c以上表現為增重在700°C以下,復合材料的失重率隨溫度的升高而增加,高于700C,失重率大幅度降低。高于1300°C,復合材料大幅度增重,并在高于1400°C的溫度開始有失重的趨勢。

  兩種復合材料的殘余抗彎強度隨溫度的變化與氧化動力學曲線一致如所示,C/SC-SiC/Cr-S的殘余抗彎強度在700°C以下比C/SC-SiC的低,但在900°C以上比C/SiC-SC的高如a所示,C/ SiC-SC復合材料表面存在微裂紋如果涂層微裂紋對復合材料中碳相的氧化起關鍵作用,那么,C/SiC-SiC復合材料的氧化動力學曲線可以分為二個不同的溫度范圍。在低溫(< 800°C),氧通過微裂紋擴散并對C相造成氧化,C與2之間的反應機理控制著氧化動力學;在中溫(800 1100°C),微裂紋寬度隨著溫度的升高而顯著降低氧化動力學被氣相通過SiC涂層微裂紋網絡的擴散所控制;在高溫(>薄膜所愈合。但是,對于本文所研究的C/SC-SC復合材料,這些溫度范圍并不明顯。在800C以上,SiC涂層C/SC復合材料的重量損失和抗彎強度存在波動。這表明,氣體通過微裂紋的擴散機制并不是C相氧化的唯一原因。

  如b所示,CVDSiC涂層中存在缺陷,這是在制備過程中形成的涂層缺陷和微裂紋都會對復合材料的氧化行為造成影晌在800C以下,微裂紋寬度較大,對C相的氧化起關鍵作用。隨著溫度的升高,微裂紋寬度逐漸減小,在800和1100°C之間,制備缺陷將與微裂紋同時對C相的氧化造成影晌在1100C以上,涂層微裂紋愈合,2通過制備缺陷擴散并對C相造成氧化缺陷存在的不規則性導致試樣的重量損失和抗彎強度的波動的制備缺陷會被電沉積Cr和熔滲S后形成的Cr-S涂層所封填,如所示因為涂層表面沒有缺陷,所以C/SiC-SiC/Cr-Si復合材料中C相的氧化主要由2通過微裂紋的擴散造成,從而,其高溫抗氧化性能Cr-Si涂層與SiC基體之間的熱膨脹不匹配程度是必要的涂層表面的微裂紋寬度大McHu!此1e進步降低ishingHouse.Allrightsreserved,http/wx!下轉第。13真頁)XRD分析表明,在1300°C空氣中氧化后的Cr-S涂層表面含有46%的SiO2和17%的Cr2O3在1400°C,Cr-Si涂層的氧化造成復合材料表現出明顯的增重。XRD分析也表明,Cr-S涂層在1500°C氧化后形成的氧化物薄膜主要由Cr23組成,而不是由Si2組成通過觀察涂層表面的顏色可以發現,試樣在800~13O0C內氧化后表面呈藍色在1300C表面開始呈現綠色,超過1300C,顏色變得越來越深眾所周知,氧化生成的S2在較薄時呈藍色,而Cl23是綠色的以上結果表明,Cr通過涂層向外擴散的速度在1300C以上較快,并且隨著溫度的升高而提高。

  擴散到涂層表面的Cr被迅速氧化生成Cnft薄膜。同時,Cr23薄膜會以氣相Cr3的形式揮發Cr3薄膜的揮發使得復合材料在1500C表現出重量損失的趨勢。如果氧化時間足夠長,試樣在1500C氧化后的抗彎強度將會因為Cr-Si涂層的失效而降低的抗氧化性能,它的低溫抗氧化性能較差。這是由于Cr-Si涂層和SiC涂層之間較大的熱膨脹不匹配造成的。如所示,復合涂層表面的微裂紋寬度比SC 3結論/Cr-s復合材料在400~150C內的抗氧化性能,并且與C/SiC-SiC復合材料進行了對比得出以下結論:C/SiC-SC/Cr-Si在1000~1500C內的抗氧化性能比C/SC-SiC的高,這是由于SiC涂層中的缺陷被Cr-Si涂層所封填。由于涂層與基體之間的熱膨脹不匹配程度較大,前者在500~700C內表現出較差的抗氧化性能


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