ZrC-ZrC(TaC)復(fù)合涂層的制備及抗燒蝕性能研究.pdf

1、為提高C/C復(fù)合材料抗燒蝕性能，滿足航天航空領(lǐng)域高溫及超高溫環(huán)境使用要求，本文采用包埋法和化學(xué)氣相沉積法制備了結(jié)構(gòu)復(fù)合的ZrC/ZrC復(fù)合涂層、結(jié)構(gòu)與成分復(fù)合的ZrC/TaC復(fù)合涂層，探索了C/C復(fù)合材料高溫抗燒蝕涂層的制備技術(shù)。
　　采用包埋法和CVD法制備了ZrC/ZrC復(fù)合涂層，分析了涂層的組織結(jié)構(gòu)特征，并研究了復(fù)合涂層的抗燒蝕性能。包埋法制備的ZrC內(nèi)涂層具有內(nèi)層致密、外層多孔的雙層結(jié)構(gòu)特征，與CVD ZrC外涂層相互鑲嵌

2、融合，形成機(jī)械互鎖結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)了界面結(jié)合強(qiáng)度。復(fù)合涂層經(jīng)過30s燒蝕后，結(jié)構(gòu)完整，表面為多孔ZrO2。包埋多孔ZrC層可極大減緩和釋放在燒蝕產(chǎn)生的強(qiáng)熱震和熱應(yīng)力，提高復(fù)合涂層的抗熱震性、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性以及燒蝕可靠性。
　　采用化學(xué)氣相共沉積法在不同ZrCl4/TaCl5質(zhì)量比下制備了ZrC/TaC復(fù)合涂層，并研究了其抗燒蝕性能。ZrC/TaC復(fù)合涂層均由碳化物顆粒堆積而成，具有成分波動(dòng)的自組織多層結(jié)構(gòu)特征。燒蝕60s后，ZrCl4/Ta

3、Cl5比為4∶1、2∶1、1∶1時(shí)復(fù)合涂層的產(chǎn)物均為ZrO2和TaZr2.75O8，質(zhì)量燒蝕率和線燒蝕率分別為0.3×10-4g·s-1和0.5×10-4mm·s-1、0.6×10-4g·s-1和7.5×10-4 mm·s-1、-0.2×10-4g·s-1和1.0×10-4mm·s-1，抗燒蝕性能明顯優(yōu)于單一ZrC涂層與ZrC/ZrC復(fù)合涂層。多層結(jié)構(gòu)可顯著降低氣流對(duì)內(nèi)部涂層及基體的熱沖擊，減緩內(nèi)部涂層的氧化速率。TaC的存在有助于涂層