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《西北工业大学》 2006年
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含硼CVD SiC复合涂层的氧化行为与机理

李舵  
【摘要】:C/SiC复合材料要在高性能航空发动机实现1650℃长寿命使用,必须改善其抗氧化性能。CVD SiC涂层是应用较多的防氧化涂层,但由于涂层缺陷的存在,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_xC_(1-x)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: (1) 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℃下在空气中恒温氧化10h,改性层氧化生成的B_2O_3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,B_2O_3·xSiO_2玻璃层挥发较为严重。1300℃下在空气中恒温氧化2h,氧化生成的B_2O_3·xSiO_2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SiC/B_xC_(1-x)/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:CVD B_xC_(1-x)显著降低了复合材料在700℃、1000℃、1300℃下的氧化失重,在1000℃、1300℃下甚至表现为增重,增重率分别为:0.015%、0.027%。CVD B、CVD B_xC_(1-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,CVD B_xC_(1-x)改性有效地改善了复合材料在700℃~1300℃的抗氧化性能。 (3) 比较了CVD B、CVD B_xC_(1-x)、B~(3+)注入三种改性方法的改性效果,其中,CVD B_xC_(1-x)改性效果最为理想,改性后涂层的有效使用温度可高达1300℃;在1000℃以上考核表明,B~(3+)注入改性效果仅次于CVD B_xC_(1-x)改性;CVD B改性后涂层的有效使用温度为1000℃以下。
【学位授予单位】:西北工业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2006
【分类号】:TG174.44

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