抗氧化硅碳棒涂層原料的選擇標(biāo)準(zhǔn)
2021-01-30 10:03:38 點(diǎn)擊：
采用料漿法，通過控制不同熱膨脹系數(shù)和高溫氧擴(kuò)散系數(shù)的原料的比例，以及硅碳棒涂層中不同物相的濃度分布，根據(jù)材料熱膨脹系數(shù)復(fù)合計(jì)算公式，在碳化硅電熱元件上制備了復(fù)合硅碳棒涂層，對(duì)硅碳棒涂層的抗熱震性能、抗氧化增重性能進(jìn)行了系統(tǒng)研究，得出以下結(jié)論:
(1)在實(shí)驗(yàn)研究和理論分析的基礎(chǔ)上，分析了硅碳棒抗氧化硅碳棒涂層原料的選擇標(biāo)準(zhǔn)，在對(duì)硅碳棒表面二氧化硅膜抗氧化機(jī)理與失效機(jī)制研究的基礎(chǔ)上，提出了在滿足高溫下氧擴(kuò)散系數(shù)低、硅碳棒涂層與基體間的熱膨脹系數(shù)匹配條件下制備硅碳棒涂層的設(shè)計(jì)思路，并制備了以莫來石為主要成分的多組復(fù)合硅碳棒涂層。
(2)以循環(huán)熱沖擊和氧化增重的方法研究了硅碳棒涂層的抗氧化性能，發(fā)現(xiàn)硅碳棒本身具有較好的抗氧化性，但是表面Si0:保護(hù)膜的開裂造成硅碳棒的進(jìn)一步氧化，復(fù)合硅碳棒涂層可以降低內(nèi)應(yīng)力對(duì)硅碳棒涂層的影響。
(3)用正硅酸四乙醋對(duì)硅碳棒涂層表面進(jìn)行封閉處理，固化后形成的Si0:可充填硅碳棒涂層表面裂紋并覆蓋在硅碳棒涂層表面。在空氣中于一定溫度氧化一定時(shí)間后，與未封閉處理的硅碳棒涂層相比，封閉處理過的硅碳棒涂層氧化增重更為平緩。
(4)封閉處理過的硅碳棒涂層性能優(yōu)于未封閉處理的硅碳棒涂層，在經(jīng)過40次抗熱震循環(huán)后才產(chǎn)生輕微裂紋，氧化增重0.079%，僅為未涂覆硅碳棒涂層基體氧化增重(C 1.492%)的1/180。
(5)本實(shí)驗(yàn)的最佳工藝配方為:50%莫來石+20%Si+20%硅碳棒+10%剛玉，1400 0C保溫4小時(shí)，然后用正硅酸四乙醋進(jìn)行封閉處理。莫來石/硅碳棒/A1203/Si封閉硅碳棒涂層最好的抗氧化效果為1400 0C空氣中氧化60h仍然只有0.036%的增重。
(6)硅碳棒涂層開裂是影響硅碳棒涂層抗氧化性能的最關(guān)鍵因素之一，受氧在莫來石中的擴(kuò)散速率控制，以莫來石為主要成分的復(fù)合硅碳棒涂層在使用溫度、應(yīng)用范圍方面固然不是最好的，但抗熱沖擊性能優(yōu)良的、致密無開裂的復(fù)合硅碳棒涂層的性能比任何易開裂的抗氧化硅碳棒涂層的性能更好，適合做為高溫?zé)釠_擊頻繁的場合硅碳棒基復(fù)合材料的保護(hù)硅碳棒涂層。
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