SiC和SiC/ZSO复合涂层氧化与红外发射率特性初探

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炭/炭复合材料是一种极具前景的高温吸波材料,为提高其高温下的抗氧化性能并降低其红外发射率,本文设计制备了SiC/ZSO复合涂层,并采用XRD、SEM、EDS等检测方法研究了涂层的成分与微观结构涂层的抗氧化性能及氧化机理,并测试分析了炭/炭复合材料、SiC涂层、SiC/ZSO复合涂层在不同温度下的红外发射率,并探讨了不同晶粒结构对SiC涂层红外发射率的影响。主要研究内容和结论如下:  (1)研究了气相反应法(CVR)和化学气相沉积法(CVD)制备的单一SiC涂层结构和氧化性能。结果表明:CVR、CVD法制备的单一SiC涂层有一定的抗氧化保护作用,但涂层中存在裂纹和孔洞等缺陷,在1500℃涂层不能形成完整连续的SiO2膜来阻挡氧的侵入,其抗氧化性能有限,在短时间(分别为8h、10h)快速失重。因此CVR、CVD制备的单一SiC涂层不能有效的长时间抗氧化保护。  (2)研究了包埋法(PC)法制备的SiC涂层结构与抗氧化性能,以及氧化过程涂层结构变化、失效模式。PC法SiC涂层在650-1050℃时无法为炭材料提供有效保护,而SiC涂层试样在1500℃氧化40h后仍增重,55h后失重率仅为0.5%。氧化过程中,涂层内部大气泡迁移至涂层表面后破裂形成的大孔洞逐渐引起贯通缺陷生成,导致涂层失效。  (3)研究了SiC/ZSO复合涂层的组成、结构及抗氧化性能、及复合涂层的抗氧化机理。结果表明:SiC/ZSO复合涂层具有良好的抗氧化性能,在1500℃经历198h的氧化后,试样仍增重3%左右。SiC/ZSO复合涂层不仅能自愈合外涂层中缺陷和裂纹,而且能抑制SiC内涂层氧化过程中大气泡的迁移,避免在涂层表面产生贯通缺陷。  (4)初步探讨了CVD法、PC法制备的不同结构SiC涂层对红外发射率的影响,结果表明:米氏散射是其重要影响因素。  (5)初步探讨了C/C复合材料、SiC涂层、SiC/ZSO复合涂层在不同温度下的红外发射率,随温度升高,红外发射率均呈现不同幅度下降。
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