Ti掺杂Hf(Zr)B_(2)-SiC抗烧蚀涂层的制备及其抗烧蚀机理OA北大核心CSTPCD

为了提高碳基材料在高温含氧环境下的抗烧蚀性能,以石墨为基体,采用浆料法和反应熔渗相结合的方式在其表面制备了Ti掺杂HfB_(2)-SiC、ZrB_(2)-SiC复合涂层。研究了涂层的物相组成、微观形貌和元素分布,考察了涂层在2300℃的抗烧蚀能力。结果表明:渗硅后的Ti掺杂Hf(Zr)B_(2)-SiC复合涂层结构十分致密,HfTiB_(2)、ZrTiB_(2)陶瓷相镶嵌于涂层中,残余硅连续分布在Hf(Zr)B_(2)、SiC颗粒周围,涂层与基体结合良好且无缺陷;在2300℃烧蚀480 s后,HfTiB_(2)-SiC、ZrTiB_(2)-SiC复合涂层试样的质量烧蚀率分别为–2.71×10^(–3)和–4.20×10^(–1)mg/s(略微增重),线烧蚀率分别为1.88×10^(–4)和3.70×10^(–4)μm/s。HfTiB_(2)-SiC复合涂层烧蚀后表面形成了以HfTiO_(4)-HfO_(2)为骨架、TiO_(2)和SiO_(2)为填充相的Hf-Ti-Si-O复相氧化层,而ZrTiB_(2)-SiC复合涂层烧蚀后表面形成了以ZrTiO_(4)和ZrO_(2)为镶嵌相、SiO_(2)玻璃为半连续相,且带有微孔的Zr-Ti-Si-O复相氧化层。其中,HfTiO_(4)、HfO_(2)、ZrTiO_(4)、ZrO_(2)等高熔点相可以有效抵抗高温火焰的冲刷,高温下具有流动性的TiO_(2)、SiO_(2)可以填充烧蚀产生的孔隙缺陷并阻塞氧扩散通道,防止氧向涂层内部和基体扩散,二者共同作用实现了陶瓷涂层优异的抗烧蚀防护效果。