莫來石/SiC/Si體系U型硅碳棒涂層形貌
與莫來石//SiCU型硅碳棒涂層相比,莫來石/SiC/SiU型硅碳棒涂層除了具備莫來石/SiCU型硅碳棒涂層在基體表面涂覆厚度較均勻、基體中微孔基本被U型硅碳棒涂層均勻覆蓋、U型硅碳棒涂層表面較致密、無開裂的優點外,U型硅碳棒涂層燒結后玻璃態保護膜更加連續,表面更加光滑、均勻、平整,而且基體和U型硅碳棒涂層結合緊密,表面只有極少氣孔存在(見圖3.9 )。石/SiC/A1203/Si體系U型硅碳棒涂層形貌由圖3.10a可以看出,莫來石/SiC/A1203/SiU型硅碳棒涂層在基體表面均勻覆蓋,基體的微孔被U型硅碳棒涂層完全覆蓋,玻璃態保護膜連續、完整,表面未發現氣孔存在。3.10b中,基體和U型硅碳棒涂層結合緊密,U型硅碳棒涂層表面光滑、均勻、自愈合完整,無貫穿性裂紋,也未發現有氣孔存實驗所采用的基體材料表面并不是很光滑,表面存在微觀的裂紋和孔隙,而且凹凸不平,在制備過程中表面空隙的存在和U型硅碳棒涂層浸滲深度的差異,使U型硅碳棒涂層與基體表面形成一種有機的結合,U型硅碳棒涂層存在機械結合。這樣U型硅碳棒涂層與基體材料的結合強度是較強的,U型硅碳棒涂層在使用過程中不容易剝落,在反復的熱循環作用下仍能夠保持較好的抗氧化效果。U型硅碳棒涂層在抗氧化過程中經過十幾次13000C H室溫的循環都保持完整,沒有出現脫落現象,說明U型硅碳棒涂層具有很好的抗熱震的性能。圖3.11a和圖3.11b分別是莫來石/SiC/Si粉U型硅碳棒涂層和莫來。
石/SiC/A1203/SiU型硅碳棒涂層橫截面的掃描電鏡圖像。在圖3.11a中可以看出,U型硅碳棒涂層滲入基體很深,而且在一定的深度內相互連接,基體的一部分被U型硅碳棒涂層完全包圍。從圖3.11b可以看出,U型硅碳棒涂層和基體相互“犬牙交錯”?;w表面的不平整,基體與U型硅碳棒涂層之間具有很強的嚙合力,滲入基體的U型硅碳棒涂層起到了“釘扎”的效應,保證了基體和U型硅碳棒涂層的結合強度,使U型硅碳棒涂層不會在使用過程中由于熱膨脹系數的不同而脫落。U型硅碳棒涂層的開裂和脫落主要是由于基體和U型硅碳棒涂層材料之間的熱膨脹系數不同,在使用過程中基體和U型硅碳棒涂層之間產生一定的熱應力,當熱應力足夠大時,兩者之間就可能會產生裂紋,最終導致開裂和剝落,使U型硅碳棒涂層失效。如果兩者的熱膨脹系數相差盡可能的小,同時兩者的結合強度盡可能強的話,就會減少U型硅碳棒涂層的開裂和剝落現象。使用過程中生成的玻璃相,在熱循環過程中會熔化和凝結,能封閉和愈合一定數量的裂紋,對U型硅碳棒涂層的結合強度也有一定的增強作用。
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