封閉處理對硅碳棒涂層形成的影響
在硅碳棒涂層制備過程中由于熱應力的存在以及使用過程中的冷熱循環,硅碳棒涂層表面會有一定數量的裂紋,這些裂紋有直接貫穿到基體的貫穿裂紋,也有不貫穿到基體的裂紋。由于貫穿裂紋,基體在氧化過程中會直接與外界的氧氣接觸,發生氧化反應;沒有貫穿到基體的裂紋雖然對基體有保護作用,但是如果裂紋深度較深,那么在使用過程中,由于冷熱循環會導致已有裂紋長度的增長,裂紋深度的加深,最終導致貫穿裂紋的出現。雖然制備的復合硅碳棒涂層在高溫氧化時會產生一定量的Si0:而具有一定的自愈合能力。但是如果裂紋的數量,特別是貫穿裂紋的數量較多,同時裂紋的寬度、深度大,在氧化初期氧化產生的Si0:如果不足以封閉這些裂紋,裂紋的寬度和深度都會增加,同時在材料的使用過程中又會由于冷熱循環產生新的裂紋,使硅碳棒涂層的抗氧化效果降低,嚴重的會導致基體氧化,使硅碳棒涂層失效。
因此有必要對硅碳棒涂層表面的裂紋在使用前進行封閉處理,這樣可以使硅碳棒涂層的裂紋在氧化使用前就有一定數量被封閉,從而不會成為氧氣的通道,增強了硅碳棒涂層的抗氧化能力。由于硅碳棒涂層需要在高溫下(12000C-15000C)使用,最理想的封閉材料是Si02,本研究中用正硅酸四乙醋對硅碳棒涂層進行封閉處理,制備過程中由于熱膨脹系數差異而形成的裂紋和硅碳棒涂層表面的孔隙一起吸附一定數量的正硅酸四乙醋,經過固化處理后就可以在硅碳棒涂層的表面形成Si0:封閉層。在封閉處理過程中得到的Si0:封閉層不連續,因此對硅碳棒涂層進行多次的封閉處理,使硅碳棒涂層表面的裂紋和孔隙盡可能多數被Si02封閉層封閉,減少氧氣直接通入基體內部的通道,從而防止基體被氧化。正硅酸四乙醋水解生成Si0:封閉層包括兩個過程:水解過程和縮聚反應。
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