反应法制备SiC涂层组成与结构

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1、国防科技大学学报第27卷第1期JOURNALOFNATIONALUNIVERSITYOFDEFENSETECHNOLOGYVoI.27No.12005文章编号：1001-2486（2005）01-0016-04*反应法制备SiC涂层组成与结构张玉娣，张长瑞，周新贵，曹英斌，李俊生（国防科技大学航天与材料工程学院，湖南长沙410073）摘要：采用反应法在C/SiC复合材料表面制备SiC致密涂层，利用XRD分析涂层的组分及晶体结构，利用扫描电镜及金相显微镜观察涂层的断口及表面形貌，并对涂层形成过程进行了分析。结果显示：涂层主要由SiC及少量的游离Si组成，致密不开裂的SiC涂层与C/SiC复合

2、坯体之间有很好的梯度过渡结构；相反，涂层与坯体之间如果没有形成过渡层，涂层会因热残余应力过大而开裂；反应法制备不开裂SiC涂层与CVDSiC涂层有很好的热匹配性，同时在其表面制备的CVDSiC涂层无点缺陷。关键词：碳化硅涂层；反应法；微观结构；匹配中图分类号：TB321文献标识码：ATheComponentsandStructureofSiCCoatingFabricatedbytheReactionMethodZHANGYu-di，ZHANGChang-rui，ZHOUXin-gui，CAOYing-bin，LIJun-sheng（CoIIegeofAerospaceandMateria

3、IEngineering，NationaIUniv.ofDefenseTechnoIogy，Changsha410073，China）Abstract：SiCcoatingispreparedsuccessfuIIyonC/SiCceramicmatrixcompositesbythereactionmethod.Thephasestruc-tureandcomponentsofthecoatingareinvestigatedbyXRD.TheprofiIeandsurfacemicrographareobservedbySEMandopticaImetaIIographymicrosc

4、opy，andtheformingcourseofSiCcoatingisanaIyzed.TheresuItshowsthemaincomponentofthecoatingisSiCandaIittIeofSi.ThereisagoodgradientstructureandnoobviousinterfacebetweentheuncrackedSiCcoatingandC/SiCsubstrate.Onthecontrary，iftherewerenogradientstructure，theSiCcoatingwouIdcrackbecauseofthegreatresiduaI

5、stress.TheuncrackedSiCcoatingpreparedbythereactionmethodmatchedwithCVDSiCcoatingexceIIentIy.Atthesametime，theCVDSiCcoatingfabricatedonithasnodotdefect.Keywords：SiCcoating；reactionmethod；microstructure；match短切C纤维或增强SiC陶瓷基复合材料具有低密度、高比刚度、低热膨胀系数、高导热性以及适当的强度、硬度、宏观各向同性及可设计性等特点，已成为轻质反射镜镜体材料的一个重要研究方向。然而C/

6、SiC复合材料是一种多相材料，要制备轻质反射镜，必须在其表面制备一层致密的CVDSiC涂层。先驱体转化法（PIP）是制备C/SiC复合材料的一种常用的方法，它有着工艺简单、成本低的优点，但采用PIP工艺制备的C/SiC材料表面由于先驱体裂解过程中始终有小分子放出而残留很多孔洞，直接在其表面制备CVDSiC涂层，必然会导致涂层表面相应的残留点缺陷，需反复沉积并研磨后才能制备满足性能要求的CVDSiC涂层，增加了制备周期和成本。此外，C/SiC复合材料与CVDSiC涂层的膨胀系数有很大的差异，直接制备的涂层还可能由于膨胀系数不匹配引起的较大残余应力而开裂。为了解决这两方面的问题，一般在CVDS

7、iC涂层与PIP制备C/SiC复合材料之间制备一层过渡层。1实验1.1涂层制备工艺将C/SiC复合材料表面研磨找平、超声清洗、干燥后待用。见图1，SiC涂层制备工艺过程如下：将*收稿日期：2004-09-13基金项目：国家部委资助项目（41312011002）作者简介：张玉娣（1976—），女，博士生。刘玉娣，等：反应法制备SiC涂层组成与结构l7一定比例的石墨粉体、Si粉、SiC粉、有机粘结剂MC充分混合，选用一定的溶