化学气相沉积层状BCx/SiC涂层自愈合机制

采用化学气相沉积法(chemical vapor deposition,CVD)在SiC上制备了BCx涂层,研究了静态空气条件下BCx的氧化行为,并获得BCx氧化的动力学参数,对裂纹的愈合时间进行了预测.采用压痕法,在BCx/SiC层状结构中预制微裂纹,以观察B2O3玻璃相对裂纹的愈合情况.通过扫描电镜(SEM)对裂纹的愈合情况进行观察,结果表明,理论预测结果与实验验证能够很好地吻合.     

化学气相沉积层状BCx/SiC涂层自愈合机制

采用化学气相沉积法(chemical vapor deposition, CVD)在SiC上制备了BC_x涂层, 研究了静态空气条件下BC_x的氧化行为, 并获得BC_x氧化的动力学参数, 对裂纹的愈合时间进行了预测。采用压痕法, 在BC_x/SiC层状结构中预制微裂纹, 以观察B₂O₃玻璃相对裂纹的愈合情况。通过扫描电镜(SEM)对裂纹的愈合情况进行观察, 结果表明, 理论预测结果与实验验证能够很好地吻合。     

炭/炭复合材料自愈合涂层的制备及其抗氧化性能

为了拓展C/C复合材料作为高温结构材料的应用领域,作者研究制备了一种具有自愈合功能的 C/C复合材料抗氧化涂层,它主要由SiC和Si-B-Al-Cr-Zr系陶瓷氧化物构成.静态干燥空气中的氧化试验显示,对应700～1 000 ℃的平均氧化失重率约为2.91×10-7～9.43×10-6 g/(cm2·s);涂层在1 000 ℃以内温度环境下具有良好的抗氧化能力;5～6个300～1 000 ℃热循环内涂层试样氧化速率下降,其后增加,6 h内经过10次300～1 000 ℃热循环后涂层试样氧化失重为19.64%,涂层在一定热循环范围内具有抗热震性能.SiC结合B基陶瓷为主要组分的涂层能够在较长氧化时间和一定的热震循环周期内保持涂层试样较低的氧化失重率并降低其氧化速率.     

航空刹车用自愈合抗氧化涂层的制备及性能

制备了一种具有自愈合功能的C/C复合材料抗氧化涂层,它主要由SiC和B4C、高熔点还原性氧化物等陶瓷细粉经简单工艺涂刷制成.通过动态氧气氛中的TGA试验、静态干燥空气中的氧化失重试验及扫描电镜、X射线衍射分析研究了其抗氧化和抗热震性能,试验结果显示,该涂层能承受1000℃以下40ml/min氧流量的动态氧化冲击;对应600～1000℃的静态氧化的平均氧化失重率介于10-8～10-6 g/(cm2·s)量级,涂层在1000℃以内的工作温度环境下具有良好的抗氧化能力;涂层试样经过10次热震循环后总的氧化失重为17.8%,在一定热循环范围内具有较好的抗热震性能;涂层试样的氧化失重率与氧化时间及热震次数具有非线性关系,表明该涂层具有自我愈合裂纹的功能.     

C/SiC陶瓷基复合材料表面Si/SiC涂层制备

采用新的泥浆预涂层-反应烧结工艺在C/SiC复合材料表面制备Si/SiC致密涂层,重点研究了原材料、工艺条件对涂层性能的影响;采用XRD分析涂层的组分及晶体结构,采用SEM分析涂层的断口形貌.结果显示,采用MC为胶粘剂、较低的裂解升温速度制备的预涂层性能最好;无Si气氛存在直接高温烧结制备涂层性能差,而在真空环境下、1450～1600℃温度范围高温烧结能够制备出致密的Si/SiC涂层,Si气氛的大量存在是决定涂层性能的关键.     

涂敷含硼硅玻璃SiC涂层的C/SiC复合材料空气氧化行为

以2D C/SiC复合材料为基底, 采用聚合物裂解工艺(Polymer plyen)制备了含硼硅玻璃SiC自愈合涂层。利用扫描电镜对含硼硅玻璃SiC涂层的2D C/SiC复合材料氧化前后的微结构形貌进行了分析。研究了含硼硅玻璃SiC涂层的C/SiC复合材料在静态空气中700℃、 1000℃和1200℃下的氧化行为, 并分析了涂层层数对C/SiC复合材料氧化行为的影响。结果表明: 含硼硅玻璃SiC涂层在该温度下形成的玻璃相可以较好地封填表面缺陷(裂纹和孔洞); 并且随温度升高及涂层层数增加, 试样在氧化过程中质量减少率降低, 氧化后的强度保持率提高。      

3D-C_f/SiC复合材料抗高温氧化涂层结构设计与自愈合机理

为了提高3D-Cf/SiC复合材料耐高温氧化性能,采用CVD和粉末烧结技术相结合依次在其表面制成CVD-SiC粘接层—自愈合功能层—CVD-SiC耐冲蚀层等抗高温氧化涂层。运用TG、SEM和TEM等手段研究了自愈合机理。结果表明,抗高温氧化涂层自愈合机理主要是B4C和MoSi2等氧化增重形成在高温下可流动的玻璃相,玻璃相充填材料裂纹和空隙有效地阻碍氧气渗透。因而3D-Cf/SiC复合材料具有较好的耐高温氧化性能。     

包埋浸渗/气相沉积二步法在C/C复合材料表面制备SiC涂层

采用包埋浸渗法和化学气相沉积(CVD)法相结合在炭/炭(C/C)复合材料表面制备了SiC涂层, 借助扫描电镜、能谱分析以及X射线衍射等检测手段对涂层的微观组织形貌、元素分布和物相组成进行了观察与分析. 结果表明:包埋法制备的SiC涂层与C/C复合材料基体的界面处形成了梯度过渡层, CVD法制备的涂层十分致密, 有效填充了包埋SiC涂层中的孔隙, 因此, 二步法制备的SiC涂层具有良好的防氧化性能, 涂层试样在1500℃静态空气中氧化60h失重率仅为2.01%. 试样失重的主要原因是其在高低温热循环过程中氧气从涂层中的微裂纹扩散至基体表面, 从而引起基体氧化所致.     

SiC纤维表面C涂层的制备及介电性能研究

采用化学气相沉积(CVD)法,在SiC纤维表面沉积了100nm厚的C涂层,研究了制备温度对C涂层微观结构、单丝纤维体电导率及纤维编制体介电性能的影响.采用SEM和RAM显微技术(Raman microscopy)对C涂层的表面形貌和微观结构进行分析.结果表明:保持C涂层厚度一致,当沉积温度由800℃升到900℃后,C涂层的石墨化程度提高,晶粒变大,SiC纤维单丝体电导率由0.745Ω~(-1)·cm~(-1)升到6.289Ω~(-1)·cm~(-1);SiC纤维编制体的复介电常数实部由90升到132,介电损耗由0.95升到1.14,其中虚部由87升到150.实部增大与载流子浓度增大有关,虚部增大与材料漏导电有关.认为这是SiC纤维表面沉积的C层使纤维电导率增大所致.直流电导损耗足其主要损耗机制.     

Si-B-C陶瓷涂敷2D C/SiC复合材料的抗氧化性能

利用化学气相沉积(CVD)法制备了Si-B-C陶瓷涂敷改性的2D C/SiC复合材料,研究了其在700～1200℃氧化10 h性能和结构的演变规律以及自愈合机制,同时获得了Si-B-C涂层在不同温度氧化后的形貌、组分和物相转变规律.结果表明:涂敷在复合材料表面的Si-B-C陶瓷随温度的升高氧化加快,但氧化程度较低,不深于7μm;随温度的升高,氧化形成的硅硼玻璃黏度降低,挥发增强;当温度达到1200℃时,硅硼玻璃析出SiO2晶体;Si-B-C陶瓷涂敷改性的C/SiC具有优良的抗氧化性能,随氧化温度的升高,复合材料失重率增加,但在1200℃氧化10h后失重率仅为0.47％;此外材料在1000℃氧化后的强度保持率最高,达到91.6％,Si-B-C陶瓷氧化形成的硅硼玻璃可以有效封填裂纹,这是材料具有优良抗氧化性能的主要机制.     

CVD SiC致密表面涂层制备及表征

考察了沉积温度、稀释气体流量对化学气相沉积(CVD)SiC涂层的显微结构及晶体结构的影响,分析得出:沉积温度为1100℃,稀释气体Ar流量<400mL/min时,制备的SiC涂层晶体结构完整、致密.在该制备工艺条件下沉积的SiC涂层密度为3.204 g/cm3,显微硬度为HV 4459.2,弹性模量为471GPa,涂层具有优异的光学加工性能,光学加工后表面粗糙度为0.429nm,能满足光学应用的要求.     

Cf/SiC复合材料SiC/(ZrB2-SiC/SiC)4涂层的制备及性能研究

以C_f/SiC复合材料为基体, 采用浆料浸涂法和脉冲CVD法制备了SiC/(ZrB₂-SiC/SiC)₄涂层, 借助XRD、扫描电镜及能谱对涂层的结构及组成进行了分析研究, 并初步考查了其高温抗氧化性能. 结果表明, 涂层总厚度约100μm, 主要由ZrB₂-SiC涂层与脉冲CVD SiC涂层交替覆盖而成. 在1500℃空气中氧化25h, 未涂层试样失重明显; 脉冲CVD SiC涂层试样氧化失重率为5.1%; 而SiC/(ZrB₂-SiC/SiC)₄涂层试样出现增重现象, 增重率达2.5%, 表现出优异的抗氧化性能.     

铌酸铝/莫来石复合陶瓷环境阻障涂层高温水蒸气腐蚀行为研究(英文)

利用大气等离子喷涂的方法在氮化硅基底上制备了铌酸铝/莫来石复合陶瓷环境阻障涂层.铌酸铝的含量为5mol%.涂层置于1400℃下含有50vol%H₂O和50Vol%Air的气氛中进行侵蚀实验.总压力1个大气压,实验时间100h.研究表明：铌酸铝可以在涂层表面形成玻璃相保护层,提高了涂层在高温水蒸气环境中的耐蚀性.然而与氮化硅基底之间的热膨胀系数差异会造成涂层在实验过程中发生轻微剥离的现象,导致试件的失重增加.     

用常压化学气相沉积法制备SiO2/S复合涂层的研究

以二甲基二硫(DMDS)和正硅酸乙酯(TEOS)为反应物,采用常压化学气相沉积法在HP40合金基体上成功制备了SiO2/S复合涂层.采用扫描电子显微镜(SEM)及其附带能谱仪(EDAX)、原子力显微镜(AFM)、X射线衍射(XRD)、Raman光谱等技术对涂层的形貌、元素成分、结构进行了表征,并对反应机理做了初步探讨.结果表明,SiO2/S复合涂层为无定形结构,主要由Si-O四面体的变形结构组成,S以S4及 4价状态与Si-O四面体的变形结构结合,涂层完整、致密.     

Oxidation Behavior of C/SiC Composite with CVD SiC-B4C Coating in a Wet Oxygen Environment

A two-layered self healing coating with a B₄C internal layer and a SiC external layer is prepared on C/SiC composite by chemical vapor deposition (CVD). Microstructure and component of the coating was analyzed by SEM, EDS, and XRD. Oxidation behavior of SiC-B₄C coated C/SiC composite was compared with SiC-SiC coated C/SiC in an environment of at 700°C, 1,000°C and 1,200°C for 100 h, respectively. It is demonstrated that the SiC-B₄C coating is more efficient to protect the composite from oxidation than SiC-SiC coating below 1,000°C due to the self healing behavior. After oxidized at 700°C for 100 h, the residual flexural strength of SiC-B₄C coated C/SiC is about 86%, and that of SiC-SiC coated is about 64%. While after oxidized at 1,200°C, the former is about 86% and the later is about 89%. This is due to the enhanced evaporation of B₂O₃ at higher temperature.     

AlPO4环境障碍涂层材料水氧腐蚀性能研究

采用溶胶凝胶法合成了一种AlPO₄环境障碍涂层材料,测定了其热膨胀系数,在1350℃、50vol% H₂O/50vol%O₂、1.013×10⁵ Pa、气体流速0.085cm/s的水氧耦合环境中研究了其抗水氧腐蚀性能,并利用X射线衍射仪、能谱分析仪和扫描电子显微镜分析了材料组成和微观结构.结果表明,AlPO₄与C/SiC复合材料热膨胀基本匹配,抗水氧腐蚀性能良好.主要存在的问题是AlPO₄分解引起的失重,二氧化硅会加速其分解.