碳毡SiC涂层的制备表征及抗氧化性研究

来源 :兰州理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:lizhe_sky
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碳材料具有高比强度、高比模量、耐高温等一系列优异的性能,是目前唯一能在超过2000℃的环境中稳定使用,而且性能不改变的材料,但是这要求碳材料处于惰性气氛或真空环境中,在大气环境中,碳材料在超过400℃就开始发生氧化,各方面性能会迅速减弱,这极大地制约了它的应用范围和使用寿命。因此,提高碳材料的高温抗氧化性对碳材料来说至关重要。  碳毡作为一种碳材料,它具有热导率小、比热小、线膨胀系数低、高温热稳定性好等优异性能,常在真空或惰性气氛中作为隔热保温材料使用;本课题利用化学气相沉积法在碳毡上制备 SiC涂层,通过 XRD、SEM分析其物相组成和微观形貌。研究不同沉积工艺对涂层的影响,并评价其高温抗氧化性能。研究结果表明,H2-Ar-MTS体系可在碳毡上成功制备 SiC涂层,在水浴温度为60℃,沉积温度1100℃,改变沉积时间,可控制 SiC涂层厚度。沉积15h时,试样质量增重率最大,经物相分析可知,涂层物质均为β-SiC,SEM分析表明,沉积时间为15h时,SiC颗粒在碳纤维基体上紧密堆积,涂层表面无孔洞、裂纹等缺陷,SiC涂层的厚度为0.855微米。  分别在600℃、800℃、1000℃、1200℃下做氧化试验结果表明:在第一个2h内,无涂层碳毡均已完全氧化,而 SiC涂层碳毡只有部分氧化。随着沉积时间的增加,其氧化失重率越小。  热重分析表明,无涂层碳毡在90℃时已完全氧化,沉积温度1100℃,水浴温度60℃,沉积8h制备的 SiC涂层碳毡在790℃左右,失重率最大为4%,在温度升高至1200℃时,失重率为0。这是由于部分 SiC氧化生成 SiO2使试样增重。  SiC涂层试样氧化产物 XRD分析表明,当 SiC涂层厚度较薄时,氧化产物均是 SiO2,当 SiC涂层厚度较厚时,既有 SiC,还有部分的 SiO2。
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