含硼cvd+sic复合涂层的氧化行为与机理

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1、摘要C／SiC复合材料要在高性能航空发动机实现1650。C长寿命使用，必须改善其抗氧化性能。CVDSiC涂层是应用较多的防氧化涂层，但出于涂层缺陷的存在，涂层防护效果仍远低于预期值。本文采用化学气相沉积方法，在两层SiC涂层之间沉积出B或B。C1．。改性层，对SiC涂层进行改性，分析了两种复合涂层材料的氧化行为和机理，比较了化学气相沉积、离子注入引入含硼物质对SiC涂层的改性效果。主要研究内容和结果如下：fI】研究了SiC／B／SiC．C／SiC复合材料的氧化行为、氧化机理和抗氧化性能。结果表明：700。C下在空气中恒温氧化10h，

2、改性层氧化生成的B203可以较好的封填涂层微裂纹，氧化动力学受氧通过微裂纹的扩散控制。1000℃氧化10h，B203·xSi02玻璃层挥发较为严重。1300。C下在空气中恒温氧化2h，氧化生成的B203·xSi02玻璃涂层粘度已经很低，发生剧烈挥发，外层SiC涂层发生严重剥落，失去了阻挡氧扩散的能力，对改善复合材料的抗氧化性能无积极作用。(2)研究了SiCa3。C1．。／SIC、C／SiC复合材料的氧化行为、氧化机理和抗氧化性能。结果表明：CVDB。C1．x显著降低了复合材料在700℃、1000℃、1300。C下的氧化失重，在100

3、0℃、1300℃下甚至表现为增重，增重率分别为：0．015％、O．027％。CVDB、CVDB。C1．x改性材料氧化后的残余强度随温度变化规律类似于SiC—C／SiC材料，CVDB。C1．。改性有效地改善了复合材料在7000C～1300℃的抗氧化性能。(3)比较了CVDB、CVDB。Cl-x、B”注入三种改性方法的改性效果，其中，CVDB。C1．。改性效果最为理想，改性后涂层的有效使用温度可高达13009C；在1000。C以上考核表明，B”注入改性效果仅次于CVDB。Cl_x改性；CVDB改性后涂层的有效使用温度为1000℃以下。关

4、键词：C／SiC复合材料，SiC涂层，涂层改性，离子注入，抗氧化，CVDB，B。C1_xAbstractOxidationresistanceofC／SiCcompositesshouldbeimprovedtOmeetthedemandofhighperformanceaeroenginesupto1650。Cforalongtime．CVDSiCcoatingistheappropriateoxidationprotectivecoating，buttheoxidationprotectivepropertyofCVDSiCco

5、atingwasfarbelowpredictedvaluebecauseofthecoatingdefects．Inthisthesis，modificationofSiCcoatingwascarriedoutwithChemicalVaporDeposition(CVD)．TheoxidationbehaviorsandmechanismswereanalyzedandtheeffectsofthemodifiedcoatingsbythetwodifferentmethodswerecomparedThemainconten

6、tsandresultsareasfollows：(1)Theoxidationbehaviors，mechanismsandoxidationresistanceofSiC／B／SiCwereinvestigated．Theresultsshowedthatafteroxidationat700℃for10h．boronoxidationcansealcrackswell；thekineticsofoxidationwascontrolledbydiflusionofoxygenthroughmicrocracks．Afterox

7、idationat1000℃for10h，borosilicateglassvolatilizedseriously．Theglassvolatilizationrateincreasedquicklywithtemperature，whichledtothecompositesweight10ssesrateincreasescontinuously．TheoutsideSiCcoatingspalledseriouslyafteroxidizedatl300℃forlOh．theviscousityoftheborosilica

8、teglasswasverylowandcannotblockthediffusionofoxygeneffectivelyduetovolatilizedseriously,SOitcannotimprovetheoxidation