退火温度对Ti-Si-C涂层显微结构和抗氧化性能的影响

采用磁控溅射工艺在Al2O3基体表面制备了Ti-Si-C涂层,并利用真空退火的手段对涂层进行了高温热处理。通过改变退火温度,研究了Ti-Si-C涂层中Ti3SiC2相的形核长大机制,评估了退火温度对涂层抗氧化性能的影响。使用X射线光谱仪(XPS)表征了涂层中的化学键态,使用X射线衍射仪(XRD)分析了涂层中的物相变化,借助电子扫描显微镜(SEM)观察了涂层的表面形貌。试验结果表明,退火前的Ti-Si-C涂层由非晶TiC、非晶硅和游离碳组成;退火温度较低时,涂层以非晶TiC的晶化反应为主;随着退火温度升高至950℃,硅原子的扩散系数增大,涂层中有少量SiC相和TiSi2相生成;当退火温度高于1 100℃时,涂层中的Ti3SiC2相开始以TiC晶体为异质核心形核生长;在1 000℃的空气静置氧化中,Ti-Si-C涂层的抗氧化性能随着退火温度的上升而提高。