碳-碳复合材料防护涂层的抗氧化行为研究.pdf

复合材料学报第17卷第2期5月2000年

ACTAMATERIAECOMPOSITAESINICAVol.17No.2May2000

文章编号:100023851(2000)0220042204
碳ö碳复合材料防护涂层的抗氧化行为研究
曾燮榕,李贺军,张建国,侯晏红,杨峥
(西北工业大学材料科学与工程学院,西安710072)

摘要:对碳ö碳复合材料MoSi22SiC复相陶瓷抗氧化涂层在1650℃以下温度的等温氧化动力学、以及涂层的结
构与组成对抗氧化性能的影响进行了研究,阐明了涂层的抗氧化过程及机理。通过对涂层的显微形貌、相组成及成

分的观察与分析,进一步提出了合理的涂层结构。结果表明,碳ö碳复合材料MoSi22SiC复相陶瓷涂层的抗氧化性能
取决于氧在涂层中的扩散过程。
关键词:碳ö碳复合材料;抗氧化;涂层
中图分类号:TB332文献标识码:A

EFFECTOFMICROSTRUCTUREANDCOMPONENTONOXIDATION

RESISTANCEOFMoSi2-SiCMULTILAYERCERAMICCOATING
ZENGXie2rong,LIHe2jun,ZHANGJian2guo,HOUYan2hong,YANGZheng
(InstituteofMaterialsScienceandEngineering,NorthwesternPolytechnicalUniversity,Xi′an710072)

Abstract:ThemicrostructureandphasecomponentofoxidationresistantMoSi22SiCmultilayerce2
ramiccoatingwereobservedandanalyzed.Theoxidationbehaviourofthecoated2carbonöcarboncom2
positeswasstudiedatvarioustemperaturesbelow1650℃,andtheactivationenergyofoxidationin
eachtemperatureintervalwasdeterminedsimultaneously.Therelationshipbetweenoxidationbe2
haviour,microstructureandcomponent,andalso,themechanismofoxidationandtheconceptofthe
integrityofcoatinglayerareexplainedfromthetheoryofmasstransportation.Thisanalyticalproce2
dureoffersareasonablemicrostructureandcomponentofthecoating.Theaboveresultsshowedthat

theMoSi22SiCceramiccoatingforcarbonöcarboncompositeshashighoxidationresistanceattempera2
tureupto1650℃.
Keywords:carbonöcarboncomposite;oxidationresistance;coating

碳ö碳复合材料在氧化环境中的起始氧化温度相陶瓷涂层,并对涂层的组成、结构以及抗氧化性能
仅500℃左右。对于该问题,在材料表面采用陶瓷防和氧化机理进行了分析讨论。
护涂层是有效的解决方法。在碳ö碳复合材料抗氧化
陶瓷涂层体系中,SiC陶瓷涂层具有较好的抗氧化1实验方法
效果,理论上具备1700℃的防护能力,是主要的防1.1涂层制备
[1～3]
护涂层系统。但由于SiC与碳ö碳复合材料在热试样为碳布叠层二维碳ö碳复合材料,以

膨胀系数上不甚匹配,因此引起的开裂和剥落,使MoSi2、SiC、Si等为渗料,在1600～2000℃对试样进
[4,5]
SiC涂层的实际防护能力受到限制。行高温浸渗处理后,在碳ö碳复合材料表面形成

MoSi2具有的1800℃氧化气氛下的高温稳定MoSi22SiC复相陶瓷涂层,具体工艺过程见文献
～
性,并且在高温下表现出一定的塑性变形能力[57],[8]。
正是其他陶瓷涂层材料所不具备和欠缺的性能。因1.2氧化失重试验
此,为了解决SiC陶瓷涂层目前所存在的问题,本文对涂层试样进行1650℃以下不同温度点的静

以期综合这两种材料的特点,制备了MoSi22SiC复态自由流动空气中的等温氧化试验。氧化失重由热

收稿日期:1998209223;收修改稿日期:1999201226
作者介绍:曾燮榕(1963),男,博士,教授,主要从事金属材料、复合材料组织结构与