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本文以C/SiC反射镜的应用为背景,研究SiC基光学涂层制备的新方法。针对现有涂层工艺不能同时兼顾均匀性、厚度和高抛光度的要求,将凝胶注模成型工艺(GC)创造性的引入到SiC基涂层制备中来,结合气相渗硅烧结(GSI),进行涂层制备研究。解决了含炭黑凝胶反应的控制问题,并将新方法成功的应用到涂层、本体陶瓷、C/SiC转化连接等工艺中。研究了不同变量对凝胶注模-气相渗硅过程(GC-GSI)的影响,得到了优化后的工艺配比,并成功制备出了Si/SiC涂覆的C/SiC反射镜模拟件。研究了炭黑对凝胶反应的影响并进行了凝胶工艺优化。炭黑对传统引发剂自由基有着捕获和加速的双重影响,一度限制了其在制备SiC基材料中的应用。本实验利用新型引发剂AIBA被捕获作用弱和对反应无加速的特点,实现了含炭黑的可控凝胶反应。当引发剂用量为20μl/g浆料、反应温度为70℃、反应时间为50min时,聚合反应的转化率达到了98.77%。初步探究了GSI机理、研究了硅用量对SiC基材料性能的影响。GSI过程可分为两步,第一步是气相Si被炭黑吸附,在原位α-SiC表面形成β-SiC层;第二步是在β-SiC层达到一定厚度时,通过C迁移到β-SiC层表面与Si反应,生成小于0.5μm的β-SiC晶粒。硅用量较低时,试样不能被完全渗透;硅用量较高时又会残余较多的硅,而硅聚集将造成体积膨胀。涂层制备中硅用量选择为0.8倍素坯质量。研究了GSI一步法和两步法制备的涂层与C/SiC基体的结合性能。一步法是在C/C表面制备凝胶预涂层,经历了一次GSI过程;两步法是指在GSI-C/SiC表面制备预涂层,经历了两次GSI过程。两种方法制得的涂层与基体剪切强度均大于20MPa,表现出很好的结合性能。区别是一步法涂层与基体相互咬合,在中等尺寸反射镜制备中即发现涂层开裂;两步法涂层与基体相互作用效应小,适合制备大尺寸反射镜。两种方法同时可以推广到C/SiC转化连接技术中。研究了单体(AM)含量对GC-GSI过程的影响。AM含量较低时,不能形成完整的凝胶网络,素坯缺陷多,抗收缩和载荷的能力差;素坯缺陷不能被弥补且会被硅大量填充,材料的密度低、力学性能差。AM含量过高时,会引发浆料粘度的急剧增加。综合考虑,单体含量选择在水用量的25wt.%。研究了α-SiC颗粒级配对GC-GSI过程的影响。当pH=9~11时浆料Zeta电位约-65mV,颗粒稳定分散,对应TMAH用量为0.6~0.7wt.%。当F240/F1200=1.5时,大颗粒紧密堆积、小颗粒均匀填隙,浆料粘度最小,素坯最为均匀,渗硅后材料残余硅含量最低,仅为10.75vol.%,力学性能也最高,达到了234MPa。研究了固含量对GC-GSI过程的影响。固含量较低时素坯收缩大,密度及机械强度较低,影响渗硅后Si/SiC材料的密度、成分组成;当固含量过高时,浆料粘度急剧增加,带来局部颗粒分布不均、气泡难以除尽、不能均匀铺展等问题,不利于材料综合性能的提高。制备涂层过程中固含量选择为60vol.%。研究了炭黑含量对GC-GSI过程的影响。分散剂PVP K30用量为炭黑的5wt.%时分散效果最好。随着炭黑含量增加,浆料粘度增加,素坯收缩变小,密度提高。通过调整素坯成分可以影响Si/SiC材料的组成,炭黑含量越高,素坯的密度与理论值越接近,Si/SiC材料的密度和SiC含量越高;连续相β-SiC含量提高,抵抗裂纹扩展能力变强,抗弯和抗热震的能力提高。考虑到浆料均匀铺展和与基体的热匹配,涂层制备中炭黑含量为15wt.%。通过优化GC-GSI工艺制备的Si/SiC涂覆Φ160mm-C/SiC反射镜具有优异的光学抛光性能,RMS=0.024λ,R_A=0.57nm,满足应用需求。