C/C复合材料表面ZrB2基陶瓷涂层改性及抗氧化性能研究

为了提升碳/碳(C/C)复合材料的抗氧化性能,通过大气等离子喷涂技术在C/C-SiC复合材料表面制备了添加剂改性的ZrB_2陶瓷涂层,分别为ZrB_2-SiC、ZrB_2-TiB_2涂层,对涂层样品进行1200℃的氧化性能测试。结果表明,氧化5 h后,ZrB_2-SiC涂层仍有2.62 wt.%增重量,与ZrB_2涂层相比(氧化失重率为10.76 wt.%),ZrB_2-SiC涂层抗氧化性能大幅度提升,主要由于SiC的添加降低了涂层热膨胀系数,缓解热失配,提升了涂层结合强度,而且氧化后形成致密的硼硅酸盐熔融玻璃表面,填充了涂层裂缝、孔洞,为基材提供更为优异的抗氧化防护。而ZrB_2-TiB_2涂层表现出较差的抗氧化性,氧化5 h后,失重量达到18.76 wt.%,ZrB_2-TiB_2涂层极差的抗氧化性是因为TiB_2的引入改变了涂层的形貌,氧化后形成疏松多孔的组织结构,无法有效隔绝氧气。     

大气等离子喷涂TiB2-TiC-Co涂层的组织与性能

利用Co-Ti-B4C自蔓延体系合成TiB2-TiC-Co复合陶瓷粉末，并结合大气等离子喷涂技术在Q235 钢基体表面制备TiB2-TiC-Co陶瓷涂层，研究了自蔓延产物和涂层的相组成、显微组织，以及涂层的结合强度和抗磨损性能。结果表明：Co-Ti-B4C体系自蔓延产物的物相中，除了少量剩余的NaCl添加剂衍射峰外，主要由TiB2和TiC陶瓷相的强衍射峰组成；产物断面中，两相陶瓷颗粒细小。随Co含量增加，TiB2-TiC-Co涂层表面盘状组织增多，表面逐渐平滑，截面涂层厚度均匀，组织致密性逐渐增加；结合强度和耐滑动磨损性能呈先升高后降低的变化趋势。Co含量为10wt.%时，涂层的结合强度和耐滑动磨损性能最好，涂层的滑动磨损机制主要为粘着磨损和层状剥落磨损。