高溫工業(yè)用低密度C-C復(fù)合材料SiC涂層的制備及沖蝕性能研究.pdf

1、由于低密度C/C復(fù)合材料內(nèi)部存在大量微孔，因此具有較好的高溫絕熱性能，被廣泛應(yīng)用在金屬熱處理爐、單晶生長(zhǎng)爐及多晶硅提純爐等高溫工業(yè)設(shè)備中，但上述設(shè)備通常采用惰性氣體冷卻，固體顆粒夾在氣體中形成高速粒子流，對(duì)爐襯材料進(jìn)行沖蝕磨損，導(dǎo)致隔熱材料的流失。為確保低密度C/C復(fù)合材料在固體粒子沖蝕環(huán)境下長(zhǎng)期使用，必須阻止高速粒子流直接沖蝕材料表面，其中最直接的防護(hù)措施是在表面通過(guò)涂層技術(shù)制備綜合性能較好的抗沖蝕性涂層，以犧牲表面涂層來(lái)提高材料的抗

2、沖蝕性能。
　　針對(duì)低密度C/C復(fù)合材料抗沖蝕性差的問(wèn)題，首先利用涂覆法在基體表面制備了石墨涂層、碳基涂層及SiC涂層，然后利用硅蒸鍍法在石墨涂層和碳基涂層的表面制備了SiC涂層，最后研究了制備工藝參數(shù)對(duì)基體表面所制備的涂層相組成及微觀結(jié)構(gòu)的影響，并分析了低密度C/C復(fù)合材料及表面涂層的抗沖蝕性，得到結(jié)論如下:
　　(1)在基體材料表面所制備的碳紙涂層完整地覆蓋了基體，且涂層表面比較致密，但在蒸鍍SiC涂層后，涂層表面出現(xiàn)少

3、量的裂紋及“起皮”現(xiàn)象，且分層現(xiàn)象加重;所制備的碳布涂層在碳纖維束交叉重疊處存在方形微孔，碳纖維束表面存在平行于碳纖維束、尺寸較大的裂紋，但在蒸鍍SiC涂層后，涂層表面形成了垂直于裂紋擴(kuò)展及碳纖維束軸線方向的“堤壩型SiC涂層帶”。
　　(2)利用涂覆法在低密度C/C復(fù)合材料表面制備了石墨涂層，然后通過(guò)蒸鍍法制備SiC，在基體表面形成了連續(xù)、致密的SiC涂層，且隨著蒸鍍時(shí)間的增加，涂層的厚度和顯微硬度逐漸增大;當(dāng)蒸鍍溫度為1550

4、℃，蒸鍍時(shí)間為3h，涂層表面僅存在β-SiC。
　　(3)隨著石墨涂層中石墨粉粒度的降低，SiC涂層的平整度及致密度增加;而采用氬氣保護(hù)，硅塊作為硅蒸發(fā)源時(shí)，所形成SiC涂層的表面平整度和致密度也增加。
　　(4)隨著沖蝕角及沖蝕氣體壓強(qiáng)的增加，低密度C/C復(fù)合材料的沖蝕率逐漸增大;隨著樹(shù)脂含量的增加，其固體粒子沖蝕率先增大后減小;當(dāng)沖蝕角為60°、75°、90°時(shí)，被固體粒子沖蝕后的基體材料表面均存在碳纖維束。