化学气相沉积制备炭炭复合材料防氧化涂层

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1、摘要炭，炭复合材料(C／C)作为目前唯一可用于2000℃以上的高温复合材料，在航空、航天等领域具有广泛的应用前景。作为高温结构材料使用，必须解决C／C复合材料高温易氧化问题，高温防氧化涂层是～种防氧化的有效手段。化学气相沉积法(CVO)是制备C／C复合材料防氧化涂层的重要方法，本文在本课题组对防氧化涂层研究的基础上，系统研究了在Ar气氛下化学气相沉积SiC涂层；采用包埋浸渗／气相沉积二步法制备C／C复合材料抗氧化涂层；涂刷，气相沉积在包埋SiC涂层试样表面制备MoSi2／SiC防氧化涂层；采用SEM、XRD、氧化性能测试等分析手段对涂层的结构、性能以及防氧化与失效机理

2、进行了研究，主要研究结果有；设计了三种不同氩气流量的CVD．SiC实验，并对制备SiC涂层的显微形貌进行对比研究，给出沉积腔内温度场、流场和浓度分布简化模型，结果表明：Ar气的加入使温度场、流场和浓度分布变化趋势滞后，涂层晶粒尺寸减小，涂层堆积致密。SiC与C／C复合材料具有良好的物理和化学相容性以及较低的氧化速率，是理想的防氧化涂层材料。但SiC与c，C复合材料热膨胀系数不匹配，单一的SiC涂层防氧化性能受到限制。采用包埋浸渗／气相沉积二步法制备C／C复合材料SiC抗氧化涂层，并在1500℃空气介质中进行了静态氧化实验，结果表明，二步法制备的涂层试样在氧化60h后失

3、重率仅为2．Ol％。采用涂刷／气相沉积两种方法相结合在包埋SiC涂层试样表面制备MoSi2／SiC防氧化涂层；并在此基础上提出两种工艺改进方法，并对制备涂层的晶相组成、显微形貌、防氧化性能进行对比研究。结果表明，工艺优化方案二(包埋．涂刷-热处理．化学气相沉积)制备的涂层结构致密，在1500℃空气介质中的静态防氧化能力优于前两种方案。关键词炭，炭复合材料；化学气相沉积；碳化硅；防氧化涂层；包埋法西北工业大学工学硕士学位论文AbstractCarbon／Carboncomposite(c／ohasbeenusedastheonlyhigh-temperaturemate

4、rialatabove2000℃．andisconsideredasthemostpromisingcandidatematerialforhiglltemperatureapplicationssuchasinaviation，spaceflightfields．TheproblemofoxidationathightemperatureshouldbeensolvedifC／Ccompositewouldusedasthehigh-temperaturestructuralmaterial．Coatingsastheeffectiveoxidationprotec

5、tivetechniquehavebeenwidelystudied．ChemicalVaporDeposition(CVD)hasbeenwidelyusedtomakeanti-oxidationcoatingforCarbon／Carboncomposite．Basedontheworkofourresearchgroup．SiCcoatingmadebychemicalvapordepositionwitllArhasbeeninvestigated；andSiCcoatingpreparedbyatwo—steptechniqueofpackcementat

6、ionandCVDforcarbon／carboncomposites；sIurryandCVDhavebeenusedtoprepareMoSi2／SiCcoatingonthesurfaceofpackedSiCsamples．ThepreparedcoatingsalecharacterizedbySEM，XRD，oxidationtest．Thestructures，oxidationpropertiesandfailuremechanismofthecoatingsarealsoinvestigated．Themaincontentsandconclusio

7、nsaleasfollows：ThreekindsofdifferentArfluxinCVD—SiCprocesseshavebeendevised．ThemicrographsofthethreekindsofSiCcoatingsarecontrasted．Simplemodelsoftemperaturefiled，flowfiledandreactantconcentrationdistributioninthereactorhavebeenprovided．TheresultsrevealthattheArwoulddelaythetem