C/C复合材料MoSi2/SiC高温抗氧化涂层的研究

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炭/炭复合材料的抗氧化是炭/炭复合材料领域研究的重点。本研究采用包埋法制备涂层并进行封闭处理。着重探讨了MoSi2/SiC体系高温抗氧化涂层,对其形成机理、组织结构特性、抗氧化性及其规律进行了研究。 通过实验确定了涂层渗料的最佳配方和工艺,同时提出了涂层制备的两段式保温工艺和封闭处理工艺。渗料最佳配方的重量百分比为50%MOSi2+40%SiC+10%Al2O3和50%MOSi2+20%SiC+20%Si+10%Al2O3。采用包埋和封闭处理的复合工艺可制得高温抗氧化性能优良的MoSi2/SiC复合涂层。 实验研究发现:对以MoSi2/SiC-Si为主的渗料,采用两段式的包埋法工艺可制得涂蹭结构合理的复合梯度涂层,从里到外涂层结构为:SiC过渡层→SiC致密层→MoSi2/SiC双相层→以MoSi2为主的外层;随着高温保温阶段时间的延长,涂层厚度增加,涂层表面以MoSi2为主的薄层越连续,1950℃保温6小时,涂层的厚度可达480μm;涂层与基体的结合主要以化学结合为主,并有机械结合,结合强度高。用正硅酸四乙酯对涂层表面进行封闭处理,凝胶形成的SiO2可充填涂层表面裂纹并覆盖在涂层表面。在1200-1500℃空气中氧化一定时间后,未封闭处理的涂层试样表现为氧化失重,封闭处理后的试样氧化增重。 由热力学分析得出在实验条件下涂层的氧化主要以:Si(s)+O2(g)=SiO2(s) SiC(s)+2O2(g)=SiO2(s)+CO2(g) 5MoSi2(s)+7O2(g)=Mo5Si3(s)+7SiO2(s)形式氧化。其中对MoSi2/SiC复合涂层,MoSi2比SiC容易氧化,它们氧化后的最终产物为SiO2。在1200—1500℃空气中氧化,对未封闭处理的涂层试样,随氧化温度升高,氧化失重率减小。 因此,本实验渗料的最佳配方的重量百分比和工艺为:50MoSi2+20%Si+20%SiC+10%Al2O3,氩气保护气氛中1700℃保温2小时,1850℃保温6小时制备涂层或者50%MoSi2+40%SiC+10%Al2O3,氩气保护气氛中1700℃保温2小时,1950℃保温6小时制备涂层,然后用正硅酸四乙酯进行封闭处理。对MoSi2/SiC-Si为主的渗料制备的涂层最好的抗氧化效果为1500℃空气中氧化52小时仍然只有1.2802%‘扣南人学石典一t学位论文摘要的增
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