W-SiC-C/C复合材料制备及等离子烧蚀性能

王富强; 陈建; 张智; 谢栋; 崔红

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W-SiC-C/C复合材料制备及等离子烧蚀性能

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目的提高C/C复合材料在超高温下的抗烧蚀性能。方法采用化学气相沉积法,在C/C复合材料表面制备SiC过渡层,然后以惰性气体保护等离子喷涂工艺在带有SiC过渡层的C/C材料表面制备W涂层,研究所制备的W-SiC-C/C复合材料的微观形貌与结构特征。以200 kW超大功率等离子焰流,考核W-SiC-C/C材料的抗烧蚀性能,并与无涂层防护的C/C材料进行对比分析。结果W涂层主要为层状的柱状晶结构。W涂层与SiC过渡层、过渡层与基体界面呈镶嵌结构,结合良好。SiC过渡层阻止了W、C元素相互迁移与反应。在驻点压力为4.5 MPa、温度约5000 K、热流密度为36 MW/m^(2)的烧蚀条件下,当烧蚀时间小于10 s时,涂层对C/C材料起到了较好的保护作用,W涂层发生氧化烧蚀,基体未发现烧蚀,平均线烧蚀率为0.0523 mm/s;当烧蚀时间超过15 s后,涂层防护作用基本失效,基体C/C材料发生烧蚀现象。结论以W涂层、SiC过渡层为防护的C/C复合材料,能够适用于短时间超高温的烧蚀环境,如固体火箭发动机等。W涂层的熔融吸热、氧化耗氧以及SiC过渡层的氧化熔融缓解涂层热应力和氧扩散阻碍的联合作用,提高了C/C材料的抗烧蚀性能。

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来源
《表面技术》 |2022年第2期|249-258|共11页
作者
王富强; 陈建; 张智; 谢栋; 崔红;
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作者单位

西安工业大学材料与化工学院;

西安航天复合材料研究所;

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原文格式 PDF
正文语种 chi
中图分类腐蚀的控制与防护;非金属复合材料;
关键词
W涂层; SiC过渡层; C/C复合材料; 等离子喷涂; 烧蚀性能; 等离子体;

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