扫描间距对激光制备纳米SiC抗氧化涂层的影响

目的 研究激光的扫描间距对纳米SiC涂层形貌、生长机理和抗氧化涂层的影响。方法 以不同扫描间距的激光辐照制备SiC纳米涂层。分别利用体视显微镜、扫描电镜(SEM)和激光共聚焦显微镜分析涂层表面、截面的三维形貌,研究扫描间距对涂层形貌的影响,探究微米SiC颗粒转变为纳米SiC颗粒的演变及生长机理。用热失重法(TGA)研究试样高温抗氧化性能,包括试样的氧化失重率随温度变化和650、800 ℃两种温度下的恒温抗氧化性能对比分析,并用阿伦尼乌斯线性拟合进行了验证。结果 激光能够促使预置于石墨基体上的微米SiC颗粒在Ar保护下的密闭反应室中转变为纳米SiC颗粒,且涂层主要由结晶度良好的α–SiC、β–SiC纳米晶颗粒组成。当扫描间距为0.08 mm时,形成的涂层表面较为平滑均匀,粗糙度较小,最高处与最低处的高度差仅为135.829 μm,且此间距下,试验活化能值Ea=11.014×10⁴ J/mol最大,抗氧化性能最好。其次试样在600~850 ℃范围内,试样氧化失重率较低,小于8%,其氧化失重率与氧化时间呈现出较好的一次线性的拟合度。结论 激光辐照制备的SiC纳米涂层的形貌、生长机理、高温抗氧化性能随着扫描间距的不同而产生较大变化,表明在激光扫描间距为0.08 mm的条件下所制备的试样涂层表面具有较高的活化能,验证了此参数下制备的涂层的高温抗氧化性能最好,且能够在高温环境中有效降低石墨的氧化失重率。