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    Si0熱膨脹系數(shù)與U型硅碳棒材料的熱膨脹系數(shù)的有較大差異以及Si0:本身在隨溫度變化時發(fā)生晶型轉(zhuǎn)變產(chǎn)生相變體積效應(yīng)，都會造成熱震循環(huán)過程中Si0:膜開裂，且裂縫密度大。若SiC表面由于開裂不能形成連續(xù)性Si0:膜，裂紋下SiC的表面裸露，當(dāng)外界氣氛中Si0和CO又極其微量時，化學(xué)反應(yīng)等式:4G=4G6+RT1nJ中J值非常小，RT1nJ為負(fù)值，且絕對值大于4G6的值，4G小于零。從而在SiC表面裸露處發(fā)生反應(yīng)(4-12)及(4-10和(4-11)。在裂紋處，Si02膜失去了對U型硅碳棒基體材料的保護(hù)作用。根據(jù)材料物理性能相關(guān)知識可以認(rèn)為由于裂紋造成的應(yīng)力集中，熱循環(huán)沖擊下裂紋仍然會在同一位置繼續(xù)擴(kuò)展、繁衍。對于多孔U型硅碳棒材料，由于材料內(nèi)部晶界縮頸部氧化導(dǎo)致晶界處體積膨脹，形成很大的應(yīng)力。由此可以斷定，SiC自身抗氧化性能的降低主要是表面Si0:膜開裂造成的。涂層的抗熱震性能本實驗通過抗熱震循環(huán)實驗觀察涂層的抗熱震性能。

    如圖4.7,4.8所示:莫來石/SiC/A1203/Si未封閉涂層在進(jìn)行30次抗熱震循環(huán)后產(chǎn)生較大裂紋，封閉涂層在進(jìn)行40次抗熱震循環(huán)后僅產(chǎn)生微裂紋。裂紋沿涂層凹陷處迅速擴(kuò)展弱化了涂層對基體的保護(hù)作用。開裂后，氧在裂紋處的擴(kuò)散速率成指數(shù)級增加，在涂層裂縫周圍首先生成一層Si0:膜，該膜因為Si0:相變體積效應(yīng)短時間內(nèi)就會產(chǎn)生像圖4.7所示的裂紋，造成基體的進(jìn)一步氧化，長時間的反復(fù)，基體將逐漸被氧化腐蝕，該過程示意圖可由圖4.9近似表示。

    涂層抗熱震性能的好壞直接影響基體材料的氧化情況，從莫來石/SiC/A1203/Si封閉涂層氧化增重曲線(見圖4.10)可以發(fā)現(xiàn):涂覆涂層的試樣初期重量變化相對較大，可能是因為涂層封填層在熱沖擊初期鼓泡爆皮造成的，這在工業(yè)中是常見的。未涂覆涂層的U型硅碳棒材料的氧化增重非常明顯，特別是熱沖擊初期，氧化增重增幅較大，可能是表面Si0:膜開裂造成氧化增重加速，隨著抗熱震循環(huán)次數(shù)的增加，氧化增重現(xiàn)象越來明顯，但Si0:膜可能局部范圍再致密，增重趨勢減緩;帶有莫來石/SiC/A1203/Si封閉涂層的基體氧化增重明顯平緩，在熱沖擊40次后，基體的氧化增重僅為未涂覆涂層基體氧化增重的1/18?？梢?，雖然莫來石的體積擴(kuò)散率和晶界擴(kuò)散率不是所有U型硅碳棒涂層材料中最小的(見圖2.1, 2.2)，莫來石涂層的熱膨脹系數(shù)與U型硅碳棒的熱膨脹系數(shù)也有一定的差異，但是一種致密的、抗熱沖擊不開裂的涂層的抗氧化效果要比易開裂的任何涂層的抗氧化效果優(yōu)良。