莫來石復合硅碳棒涂層的熱膨脹系數進行設計
2021-01-19 10:10:11 點擊：
通常狀況下，由于物質存在多種晶型，在溫度變化時會發生晶型轉變。在莫來石、粘土耐火材料中晶型轉變造成的體積效應對硅碳棒涂層的性能和使用壽命產生較大的影響。從Si0:晶型轉變圖(圖2.4和轉變特征(見表2.3可以看出:在SiC使用溫度范圍(-1500℃)內Si02存在較多晶型間的轉變:在573℃以下，Si0:的穩定晶型為p-石英，加熱至573℃轉變為高溫型的a一石英，這種相變速率較快。若加熱速度過快，a-石英因過熱而在1600℃熔融;若加熱速度很慢，則在870℃轉變為介穩態的a-鱗石英，一般在工業生產中常過熱到1200℃-1350℃,a一石英直接轉變為介穩態的a一方石英。從Si0:的轉變特性可以發現:Si0:在同級轉變時速度較慢、體積變化大，a一石英到a-鱗石英和a一石英到a一方石英時體積變化分別達到14.2%和8.7%;在同類轉變時速度較快、體積變化小，鱗石英4V最小，為0.2%，方石英4V最大，為2.8%。高溫下SiC表面氧化生成的Si0:極易方石英化，方石英在降溫過程中晶型轉變的體積效應容易造成Si0:膜和SiC硅碳棒涂層開裂，削弱了硅碳棒涂層的保護效果。因此無硅碳棒涂層SiC材料不適于長期在頻繁冷熱循環條件下使用，如間歇式加溫窯爐中的窯具、多次點火的火箭發動機和剎車片等。此外，硅碳棒涂層材料對基體必須具有良好的化學穩定性，即在使用范圍溫度內硅碳棒涂層不能與基體發生不利于硅碳棒涂層性能的化學反應。綜合考慮以上硅碳棒涂層體系和制備方法的選擇標準，SiC基復合材料的高溫抗氧化硅碳棒涂層應該具有與基體適配的熱膨脹系數、低的高溫氧擴散率和較小的相變體積效應。對于本實驗而言，實驗條件的限制以及硅碳棒涂層熱膨脹系數的測定方法特殊，所以，本實驗參照其他研究人員對莫來石[6o,6i]以及高氧化鋁莫來石陶瓷膜的熱膨脹系數的相關測試數據表2.4,2.5，結合式(2-4)，對莫來石復合硅碳棒涂層的熱膨脹系數進行設計。
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