硅鉬硅鉬棒鎂鋁尖晶石涂層
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硅鉬棒涂層設計鎂鋁尖晶石MgAl2O)在很大溫度范圍內具有較寬的單相區,且具有很高的熔點(2105℃),使其作為高溫抗氧化涂層具有較大的潛力。等離子噴涂法可以在SiC基體上制備結晶良好、晶粒細小、陽離子分布較有序的穩定的尖晶石涂層。有研究者認為,用它作涂層以避免高溫下微結構和熱穩定性的變化。但是,鎂鋁尖晶石中的雜質和游離態的A12O、MgO相變會造成涂層的嚴重破壞。而且使用過程中表面玻璃封填層中的SiO2以及SiC氧化生成的SiO2都會與MgAl2O4生成新礦物。礦物間轉變時的體積效應對涂層產生了巨大的破壞作用。因此,MgAl2O24作為高溫抗氧化涂層還需要進行大量的
研究工作。
(3)二硅化鉬、二硅化鎢涂層
二硅化鉬MoSi2,熔點2030℃)、二硅化鎢(WSi2,熔點2180℃)作為硅基金屬間化合物,因熔點高,使用過程中表面可生成SiO2膜對涂層起到封填和阻止氧擴散的作用,使該體系成為目前CC,SiC基復合材料特別是電熱元件生產中常用的涂層材料。用料漿熔燒法在鈮基體表面制備MoSi2、WSi2高溫抗氧化涂層,涂層和基體之間可達到冶金結合,通過擴散形成過渡層。用包埋法或滲透法制備的MoSi/SiC、MoSi/Si
MoSi2/WSi2、WSi/SiC抗氧化涂層,通過Mo、W的擴散形成梯度分布,可以將基體材料的抗氧化溫度大幅度提高?。
此外,MoSi2,WSi2加入到ZrO2-AII梯度熱障涂層中可以使ZrO2-AIF涂層中的裂紋出現分又,減緩裂紋擴展速度;而且MoSi2,WSi2氧化生成的SiO2可以對熱障涂層起到修補的作用?。但硅基金屬間化合物熱膨脹系數比SiC的大得多,燒結溫度極高,限制了該體系涂層的應用。此外,MOoS2,WSi2低溫600C)時生成MoO3,WO等揮發性物質“勻,使涂層出現災難性破壞,涂層抗氧化性能急劇劣化。
(4)莫來石涂層
在這些氧化物體系中,莫來石做為高熔點的氧化物,其熱膨脹系數與SiC基材料接近,對環境的耐久性和化學相容性好,并且熔點高達1800℃,溫度變化時無晶型轉變,所以作為碳化硅材料的涂層不會因溫度變化時而發生剩落14?。因而研究者認為,莫來石涂層是最有發展前景的碳化硅保護涂深層張其士在氮化硅表面用溶膠凝膠法制備英來石抗氧化涂層,可以使基體在1300℃下的氧化增重大幅度降低。同樣,在重結晶碳化硅(R-SiC)表面用溶膠-凝膠法制備莫來石涂層,1500℃氧化時可以有效阻止氧與碳化硅材料表面的接觸,并且在循環氧化時,無氧化產物剝落現象發生,大大增強了重結晶碳化硅材料的高溫抗氧化性能。而且,隨著莫來石涂層厚度的增加,涂層抗氧化能力進一步提高4?。但研究表明:SiC基體表面上的莫來石涂層和無基體的莫來石薄層一樣,在1000℃熱循環時產生裂紋。根據測定的等離子噴涂莫來石涂層的熱膨脹系數(見圖1.2),涂層在第一次熱循環時(25~1000,從600℃開始發生體積收縮,這可能是從玻璃態析出莫來石晶體而導致的體積收縮。莫來石化后的涂層熱膨脹系數是與SiC非常接近的。研究者認為等離子噴涂時玻璃態莫來石涂層的結品化是涂層產生裂紋的關鍵
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