本项目针对炭/炭(C/C)复合材料高温易氧化难题,提出并开发一种新型SiC纳米线增韧HfC涂层,即首先利用碳热还原反应在C/C复合材料表面原位生长SiC纳米线;再通过双温区化学气相沉积技术将HfC填充于SiC纳米线多孔层中的孔隙,进而获得SiC纳米线增韧HfC涂层,旨在缓解HfC与C/C热膨胀不匹配,避免涂层的开裂与剥落。系统深入研究SiC纳米线增韧HfC涂层的制备工艺条件和形成机理,探索提高涂层内聚力及其与C/C复合材料界面结合强度的方法,确立纳米线增韧机制,获得涂层微观结构与抗烧蚀性能之间的关系,探讨涂层在应力作用下的氧化机制,揭示涂层在多种服役环境下的氧化烧蚀机理,为拓展C/C在超高温高速气流冲刷环境下的应用奠定理论基础。
陶瓷涂层是解决碳/碳(C/C)复合材料高温易氧化的有效途径,但其与C/C复合材料热膨胀不匹配、易开裂和剥落,成为其应用瓶颈。SiC纳米线作为一种纳米填充相已展示出诱人的应用前景,本项目针对C/C复合材料高温易氧化难题,提出并开发了一种新型SiC纳米线增韧HfC涂层,即首先利用碳热还原反应在C/C复合材料表面原位生长SiC纳米线,再通过双温区化学气相沉积技术将HfC填充于SiC纳米线多孔层中的孔隙,进而获得SiC纳米线增韧HfC涂层。本项目获得了SiC纳米线合成条件及工艺规律,揭示了纳米线的生长机理,实现了纳米线生长形貌的有效控制。探讨了工艺参数对HfC涂层微观结构的影响规律,获得了SiC纳米线增韧HfC涂层的制备方法。HfC陶瓷涂层中的SiC纳米线通过拔出、微裂纹的桥接以及诱导微裂纹的偏转等不同的增韧增强机制,提高了HfC陶瓷涂层的硬度、弹性模量、断裂韧性,抑制了涂层的开裂,进而提高了HfC陶瓷涂层的抗氧化和抗烧蚀性能。此外,通过该方法引入的纳米线对提高陶瓷涂层与碳/碳复合材料之间的界面结合也起到了重要的作用,其主要原因也归功于纳米线在界面处产生的钉扎作用。
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数据更新时间:2023-05-31
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