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【6h】

C/SiC复合材料表面SiC涂层的改性研究

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目录

文摘

英文文摘

第一章绪论

1.1 C/SiC复合材料

1.2 C/SiC的防氧化

1.3 SiC-C/SiC的涂层缺陷与氧化失效模式

1.4物理气相沉积和离子注入表面改性

1.4.1物理气相沉积

1.4.2离子注入表面改性

1.5本课题选题依据和研究内容

1.5.1选题依据

1.5.2研究内容

参考文献

第二章物理气相沉积对SiC涂层表面改性

2.1前言

2.2实验过程

2.2.1 3D SiC-C/SiC试样制备

2.2.2真空蒸镀Al膜

2.2.3磁控溅射Si膜

2.2.4氧化实验

2.2.5扫描电子显微镜(SEM)

2.2.6 X射线能谱分析(EDS)

2.3结果分析与讨论

2.4本章小结

参考文献

第三章离子注入对SiC涂层表面改性

3.1前言

3.2实验过程

3.2.1试样制备

3.2.2离子注入实验

3.2.3退火实验

3.2.4氧化实验

3.2.5弯曲强度测试

3.2.6化学成分、相结构和组织结构分析

3.3注入表面形貌、组织和成分分析

3.4氧化结果分析及讨论

3.4.1注入B试样结果分析与讨论

3.4.2注入Al试样结果分析与讨论

3.4.3注入Si试样结果分析与讨论

3.5本章小结

参考文献

第四章混合注入沉积对SiC涂层表面改性

4.1前言

4.2实验过程

4.2.1注入沉积实验

4.2.2氧化实验

4.2.3 XRD

4.2.4 SEM

4.3结果分析及讨论

4.3.1外涂层为Al试样结果分析与讨论

4.3.2外涂层为Si试样结果分析与讨论

4.3.3铝和硅共沉积试样结果分析与讨论

4.4本章小结

参考文献

结论

致谢

西北工业大学学位论文知识产权声明书及西北工业大学学位论文原创性声明

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摘要

多层SiC涂层C/SiC复合材料(SiC-C/SiC)应用于高性能航空发动机,必须提高抗氧化能力,实现1650℃长寿命使用.涂层裂纹和缺陷是复合材料抗氧化性能差的主要原因.该文采用了物理气相沉积方法和离子注入/沉积方法,以Al、B、Si为改性元素,对SiC涂层表面进行改性,封填裂纹和缺陷;结合扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和俄歇能谱(AES)分析,研究了改性层对SiC-C/SiC复合材料抗氧化性能的影响.主要内容和结果如下:(1)真空蒸镀约3um Al膜,涂层裂纹被封填或宽度减小,SiC-C/SiC复合材料在500℃、600℃和700℃模拟空气与氧气中的氧化失重显著降低,失重值较大.(2)磁控溅射约3um Si膜,涂层裂纹和缺陷被部分封填,SiC-C/SiC复合材料在1300℃模拟空气中的氧化失重降低.(3)MEVVA(金属蒸气真空弧等离子)源注入Al,ECR(微波)源PIII(等离子源全方位注入)B(注入剂量约10<'17>cm<'-2>)或Si(注入剂量约10<'16>cm<'-2>),SiC涂层表面已经非晶化,裂纹仍然存在,缺陷改善不明显.A1的注入,提高了复合材料在1300℃模拟空气中的抗氧化能力,没有改善700℃模拟空气中的抗氧化能力.B的注入提高了复合材料在1200℃和1300℃模拟空气中的抗氧化能力.Si的注入没有显著改善复合材料在1300℃模拟空气中的抗氧化能力.(4)注入Si试样真空1600℃退火30min后,SiC涂层表面出现许多新裂纹,1300℃模拟空气中的氧化失重增大.(5)MEVVA源注入Al再PIID(等离子源全方位沉积)Si涂层,玻璃氧化层厚而均匀,愈合性能好,孔洞少,对涂层缺陷有最佳的改性效果.复合材料在1300℃空气中的氧化失重显著降低,甚至出现增重.

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