高溫抗氧化硅碳棒涂層的失效分析
2021-01-29 17:57:04 點(diǎn)擊：
對于碳化硅材料的高溫抗氧化硅碳棒涂層的失效分析，認(rèn)為，硅碳棒涂層的失效由多方面因素造成，其中基體與硅碳棒涂層間的膨脹系數(shù)匹配度和基體與硅碳棒涂層中各物質(zhì)的相變體積效應(yīng)是最主要的因素。
通過對莫來石材料的分析認(rèn)為:大多數(shù)晶體屬于非立方晶系，性質(zhì)具有各象異性，其中包括材料的膨脹系數(shù)。在燒結(jié)時由于高溫強(qiáng)烈的擴(kuò)散過程，使材料趨向達(dá)到平衡以及在高溫下材料可以發(fā)生塑性變形。材料處于無應(yīng)力狀態(tài)，而在燒結(jié)后冷卻過程中，各種取向的晶粒會在其晶界上產(chǎn)生應(yīng)力。莫來石屬于非立方晶系，晶體平行與C軸和垂直于C軸的熱膨脹系數(shù)存在較大的差異，分別為a // c 5 . 7 X 10-6}和a土c一4.5只10一6般。因此在冷卻過程中會產(chǎn)生晶界內(nèi)應(yīng)力，并可能誘發(fā)裂紋。單個莫來石晶粒，晶體的熱膨脹系數(shù)隨軸方向而異，除非相互結(jié)合的晶粒間的軸向完全一致，否則這些晶粒常溫時就處于應(yīng)變狀態(tài)，導(dǎo)致晶體內(nèi)應(yīng)力的產(chǎn)生。
對于以莫來石為主要成分的復(fù)合硅碳棒涂層，其破裂不僅僅是因?yàn)槟獊硎嚅g熱膨脹系數(shù)的差異，莫來石與基體之間以及與殘存在莫來石基體內(nèi)的A120:熱膨脹系數(shù)的差異都將對莫來石硅碳棒涂層的性能產(chǎn)生較大的影響。通過組分調(diào)節(jié)，在硅碳棒涂層中引入熱膨脹系數(shù)偏低于莫來石的材料可以降低莫來石熱膨脹系數(shù)對硅碳棒涂層的影響。若硅碳棒涂層中A120:過多，復(fù)合硅碳棒涂層中富含氧化鋁相，硅碳棒涂層低溫?zé)Y(jié)不易致密，即使A120:可以與Si0:再次生成莫來石，若A120:過量太多，因A120:與SiC和莫來石的熱膨脹系數(shù)差別較大，溫度變化時相互間的應(yīng)力較大而對硅碳棒涂層產(chǎn)生較大的破壞作用。實(shí)驗(yàn)證明，此種情況下，硅碳棒涂層的抗熱震性能與有富Si0:相的復(fù)合硅碳棒涂層相比較差。
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