化學(xué)氣相沉積法制備ZrO2涂層的顯微結(jié)構(gòu)與性能研究.pdf

1、C/C復(fù)合材料具有一系列優(yōu)異的性能，是一種理想的航天航空高溫材料，然而隨著更大載荷、更大推力、更高燃?xì)鉁囟燃案h(yuǎn)射程的航天器的發(fā)展，對(duì)其關(guān)鍵部件所用的C/C復(fù)合材料的抗燒蝕性能要求也隨之提高。
　　 本文采用常壓化學(xué)氣相沉積(APCVD)的方法，使用ZrCl4-H2-CO2-Ar反應(yīng)體系，在不同的工藝條件下制備了氧化鋯(ZrO2)涂層。具體研究?jī)?nèi)容包括:對(duì)化學(xué)氣相沉積ZrO2涂層進(jìn)行熱力學(xué)計(jì)算預(yù)測(cè);研究不同工藝參數(shù)（沉積溫度、氫

2、氣流量、沉積位置、不同基體等）對(duì)化學(xué)氣相沉積ZrO2涂層沉積速率及沉積均勻性的影響;研究不同工藝參數(shù)（沉積溫度、氫氣流量、不同基體等）對(duì)于ZrO2涂層微觀結(jié)構(gòu)特征的影響;研究典型化學(xué)氣相沉積ZrO2涂層微觀力學(xué)性能與界面結(jié)合力等;研究典型ZrO2涂層及含ZrO2涂層復(fù)合涂層的燒蝕性能與燒蝕機(jī)理。主要結(jié)論如下:
　　 (1)熱力學(xué)計(jì)算表明，采用ZrCl4-H2-CO2-Ar反應(yīng)體系化學(xué)氣相沉積ZrO2的最低溫度為816℃。隨著溫度

3、的升高，反應(yīng)平衡常數(shù)增大，有利用固相ZrO2的生成。
　　 (2)采用化學(xué)氣相沉積溫度1300℃，氫氣流量400ml/min，非連續(xù)沉積工藝參數(shù)可獲得結(jié)合緊密的柱狀晶型ZrO2涂層，同時(shí)涂層沿氣流方向的沉積均勻性較好。
　　 (3)由于底層碳化物的表面活性不同， ZrO2涂層在SiC底層的沉積厚度大于在ZrC底層的沉積厚度，且ZrO2涂層與SiC底層的結(jié)合優(yōu)于和與ZrC底層的結(jié)合。微米劃痕測(cè)試后，ZrO2/SiC涂層C/