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不同难熔氧化物对C/C 复合材料SiC 涂层 组织结构的影响1 史小红， 李贺军， 付前刚， 卢锦花，李克智 西北工业大学材料学院，陕西西安 （710072） E-mail ： npusxh@ 摘 要： 利用包埋法在碳/碳复合材料表面分别制取了含有三种不同难熔氧化物的单层 SiC 涂层，并在这三种不同的SiC 涂层上包埋制取了相同的SiC 外涂层。三种难熔氧化物分别选 用MgO 、Al O 和B O ，考察了这三种氧化物对SiC 涂层组织结构的影响。SEM、EDS 和 2 3 2 3 XRD 等结果分析表明，含有B O 的单层SiC 涂层最为致密，其次为Al O 和MgO ；并且这 2 3 2 3 三种不同的单层SiC 涂层中含有不同的相。内层含有B2O3 的双层SiC 涂层厚度最大，约为 200 um，而且涂层连续致密。 关键词：C/C 复合材料，SiC，涂层，难熔氧化物 中图分类号：TB 332 1. 引 言 碳/碳（C/C ）复合材料具有优异的性能，如比强度和比模量高、热膨胀系数和摩擦系数 低，尤其是在高温下仍然保持高的强度和模量，使得 C/C 复合材料成为在高温下最具有应 用潜力的结构材料之一。但是，C/C 复合材料在空气中370℃就开始氧化[1] ，严重限制了该 材料的应用，也使得C/C 复合材料的抗氧化成为国际上研究的热点课题。 在高温下最有效的抗氧化途径是涂层技术，包埋法是制备涂层常用的方法之一[2-4] 。SiC 材料，由于具有和 C/C 材料相近的热膨胀系数和较好的抗氧化性能，被广泛用作 C/C 复合 材料的涂层材料[2-7] ；为了得到更加致密的、抗氧化性能优异的涂层结构，金属氧化物往往 作为利用包埋法制取 SiC 涂层的添加剂[2,3] ，不同的金属氧化物对SiC 涂层的组织和结构有 着不同的影响，而SiC 涂层组织和结构的好坏直接影响涂层抗氧化性能的优劣，但在目前为 止，还未发现关于不同金属氧化物对SiC 涂层组织和结构影响的详细报道。 本文选择了不同的难熔氧化物，MgO 、Al O 和B O ，作为利用包埋法制备SiC 涂层的 2 3 2 3 添加剂，并研究了这些氧化物对SiC 涂层组织和结构的影响。 2. 实验方法 3 试样从2D-C/C 刹车盘上截取，尺寸为10×10×10mm ，试件用砂纸倒角。硅粉、碳粉 及金属氧化物粉按一定比例称取并混合均匀，将混合粉料置于石墨坩埚并包埋试件，石墨坩 埚放入高温炉中在Ar 保护下于1500－2000 ℃下热处理，即可在C/C 材料上制得单层SiC 涂 层，将制有涂层的 C/C 试件在蒸馏水中清洗、烘干备用。再称取硅粉、碳粉及氧化铝粉按 一定比例混合均匀，包埋已制有单层 SiC 涂层的C/C 件，便在 C/C 试件上得到了双层 SiC 涂层。 利用扫描电镜观察和分析涂层的表面和端面形貌，涂层的成分由能谱仪进行分析，涂层 的相结构用X 射线衍射仪分析。 1本课题得到高等学校博士学科点专项科研基金（项目编号：20030699011 ）资助 - 1 - 3. 结果与分析 3.1 C/C 试件上单层SiC 涂层的组织结构分析 图1 为分别含有MgO 、Al O 和B O 的单层SiC 涂层的扫描电镜成分图和能谱分析结 2 3 2 3 果。由图中可以看出，含有MgO 的涂层（图1a）最疏松，并且涂层中裂纹最大，颗粒孤立 相较多，玻璃相没有完全充填到颗粒相之间，