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《国防科学技术大学》 2006年
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MOCVD工艺制备高温抗氧化铱涂层的研究

李宝杰  
【摘要】: 为了提高姿控发动机燃烧室材料如C_f/SiC和铱铼复合材料喷管的抗氧化能力,本文采用MOCVD沉积工艺,开展了在C_f/SiC复合材料和钼样品表面进行金属铱涂层沉积的工艺研究,并对沉积涂层的成分、结构和性能等进行了测试分析。 C_f/SiC复合材料在模拟的感应加热冷壁MOCVD沉积工艺条件下,其力学性能没有明显降低,可以在通氧MOCVD工艺系统中进行处理。 为了优化沉积工艺参数,本文首先利用价格相对低廉的乙酰丙酮铜作为沉积源在陶瓷片上进行了沉积铜的实验,该实验表明,本文组装的间接感应加热工艺可以实现对非金属材料的冷壁沉积。 乙酰丙酮铜的升华实验表明,乙酰丙酮铜在通过恒温槽时,升华速率保持恒定,即可以通过改变沉积源的提升速率来控制升华速率,MOCVD系统压力变化可以作为衡量沉积源的蒸发速率的表征参数。 通过对MOCVD工艺制备金属铱涂层工艺过程的研究发现:添加少量氧气能降低铱的沉积温度提高沉积收率,但氧气流量增大时涂层的纯度降低;铱涂层在乙酰丙酮铱和氧气浓度较大的地方容易发生团聚现象;反应器内不同位置处的沉积速率主要受反应物质浓度和温度的影响,在固定的温度区间内,样品离进气口越近,沉积速率越高。 铱在姿控火箭发动机燃烧室模拟环形管样品上的净收率为30%左右,毛收率可以达到70%左右。在400-600℃的沉积温度下,铱在圆柱形钼基体上的沉积收率随着温度的升高而升高,但膜层与基体的结合强度会下降。 铱涂层成分分析表明:由于铱涂层表面会在工艺处理中吸附一定的氧、碳杂质,通过氢气的高温处理可以明显降低其中的碳、氧含量,提高涂层纯度。铱涂层能够显著地提高C_f/SiC复合材料的气密性。氧-乙炔焰烧蚀实验表明涂层具有明显的抗氧化作用,高温氢气处理能够进一步提高样品的耐烧蚀性能。
【学位授予单位】:国防科学技术大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2006
【分类号】:V463

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