C复合材料SiC涂层裂纹形貌及分布的研究-论文.pdf

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1、第36卷第3期稀有金2012年5月V01．36No．3CHINESEJOURNALOFRAREMETALSMav2O12C／C复合材料SiC涂层裂纹形貌及分布的研究祝俊良，史小红，陈梓山，李贺军(西北工业大学陕西省炭／炭复合材料工程技术研究中心，陕西西安710072)摘要：由于涂层与C／C复合材料之间热膨胀系数不匹配，当冷却至室温时在高温下制备的抗氧化涂层会产生裂纹，为分析涂层裂纹的组态，通过在碳毡和真空穿刺两种C／C复合材料基体上制备单层、双层SiC涂层来研究涂层裂纹的形貌及分布。利用金相显微镜和扫描电镜观察两种涂层裂纹的形貌和分布，解释了裂纹与涂层所受热应力及基体原有缺陷的关系，利

2、用XRD分析了单层和双层涂层的成分，说明了不同类型SiC结构与涂层裂纹之间的联系。结果表明涂层裂纹分布及裂纹宽度与基体纤维方向有关；随着涂层厚度增大，微裂纹数量减少；基体原有缺陷会导致涂层产生穿透性裂纹。关键词：C／C复合材料；SiC涂层；裂纹doi：10．3969／j．issn．0258—7076．2012．03．017中图分类号：TB33文献标识码：A文章编号：0258—7076(2012)03—0423—05CrackMorphologyandDistributionofSiCCoatingonCarbon／CarbonCompositesZhuJunliang，ShiXiaoh

3、ong，ChenZishan，LiHejun(C／CCompositesTechnologyResearchCenter，NationalKeyLaboratoryofThermostructureCompositeMaterials，NorthwesternPolytechnicalUnive~ity，Xian710072，China)Abstract：Duetothemismatchofthethermalexpansioncoefficientbetweenthecoatingandcarbon／carboncomposites，coatingcracksinevitablyap

4、pearedwhenthecoatingwascooledfromtheproductiontemperaturetotheambienttemperature．Tostudythecoat．ingcrackconfiguration，sin~e-layeranddouble·layerSiCcoatingsoncarbon-feltC／CcompositeandintertextureC／Ccompositewereprepared，andthecrackmorph01ogyanddistributionwereinvestigated．Theopticalmicroscopeand

5、scanningelectronmicroscopewereusedtodiscussthecrackmorpho1ogyanddistribution，toexplaintherelationshipofthecoatingcrackswiththethermalstressonthecoatingandsubstratedefects．TheXRDmethodwasconductedtoanalyzetheingredientofsingle-layeranddouble—layerSiCcoatingto，describetherelationshipofdifferenttyp

6、esofSiCcoatingstructurewiththecoatingcracks．Theresultsshowedthatthecrackdistribu．tionandspacingwererelatedtothefiberdirectionofsubstrate．Withtheincreaseofcoatingthicknessthenumberofcracksde．，creased．Theintrinsicdefectsonthesubstratewouldcausethrough—the-thicknesscracksinthecoating．Keywords：carbo

7、n／carboncomposites；SiCcoating；crackC／C复合材料在高温下具有高比模、高比强、防护是满足其在高温环境下应用的先决条件。C／C低密度以及优异的高温力学性能等特点，是航空、复合材料涂层技术是解决其高温氧化问题的主要航天及其它领域热结构件中的关键材料_1]。但是，途径，其原理是通过在C／C复合材料外部涂覆抗C／C复合材料在高于370cI=的有氧气氛下会发生氧化涂层材料，防止有氧气氛与C／C材料的直接氧化反应，氧化速度