具有優(yōu)良的抗熱震性能的硅碳棒涂層
當(dāng)然,SiC基復(fù)合材料的高溫抗氧化硅碳棒涂層一般是由多種物質(zhì)組成的,即便在常溫下涂覆單一物質(zhì)硅碳棒涂層如A120, MoSi2,在高溫下也會(huì)因其與SiC材料表面的Si0:反應(yīng)或自身氧化反應(yīng)而生成復(fù)相硅碳棒涂層。當(dāng)一個(gè)多晶體、幾種晶相的混合體或晶體及玻璃體的混合體加熱到燒成溫度時(shí),由于勃性流動(dòng)、物質(zhì)擴(kuò)散或溶解以及沉淀析出作用而形成致密且內(nèi)聚的結(jié)構(gòu)。如果物相不同晶相上膨脹系數(shù)也不同,或者硅碳棒涂層中有不同熱膨脹系數(shù)的物相,則在冷卻時(shí),晶粒就會(huì)有不同的收縮量而產(chǎn)生顯微應(yīng)力。復(fù)合體平均熱膨脹系數(shù)的計(jì)算有多種模型。假設(shè)顯微應(yīng)力不導(dǎo)致裂紋產(chǎn)生,而且每一個(gè)晶粒的收縮都與總收縮一樣,所有的顯微應(yīng)力都是純流體靜拉應(yīng)力和壓應(yīng)力。據(jù)此,聚集體的平均熱膨脹系數(shù)式中,雙是第i相顆粒的體積膨脹系數(shù);K,是相是彈性模量,v是泊松比;F,.是第i相的重量分?jǐn)?shù);P的體積模量K=E/3 (1-2v),其中E是相i的密度。如果考慮晶粒間或相界處的剪切效應(yīng),A120/Si02、莫來(lái)石/Si0:和莫來(lái)石/A120:等兩相復(fù)合體的總膨脹系數(shù)可由下列關(guān)系式得到[5g.其中,G;是相i的剪切模量G=E/2(1+v)。因此,根據(jù)硅碳棒涂層原料中各物質(zhì)所占比例可以初步確定硅碳棒涂層的理論熱膨脹系數(shù),A1203-Si0:體系各物相的相關(guān)數(shù)據(jù)參看表2.2。硅碳棒涂層組成相的熱膨脹系數(shù)決定了硅碳棒涂層的熱應(yīng)力,硅碳棒涂層與基體之間在冷熱循環(huán)過(guò)程中的熱應(yīng)力是影響硅碳棒涂層抗熱震性能的關(guān)鍵因素。莫來(lái)石、A120:的結(jié)構(gòu)、鍵合強(qiáng)度在各個(gè)方向上都比較均勻,原子空間的變化只是中等程度,這使得熱膨脹在不同晶軸上變化很小,可以制備本身具有優(yōu)良的抗熱震性能的硅碳棒涂層。
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