石墨陶瓷涂层的制备

发布时间：2018-06-03 13:53

本文选题：石墨 + 抗氧化涂层　；参考：《山东理工大学》2017年硕士论文

【摘要】：石墨及其复合材料凭借其优异的物理化学性能在冶金、机械、化工、航天等领域得到广泛应用。随着科技的不断发展对石墨材料的性能提出了更高的要求。但是由于石墨材料在高温含氧的气氛下极易被氧化,严重影响了石墨材料在高温下的使用性能。因此,在石墨材料表面制备抗氧化涂层,阻止氧气在高温下向石墨基体内部的扩散,以延长石墨材料在高温含氧气氛下的使用寿命成为主要研究方向。本文综合评述了利用凝胶凝胶法、化学气相沉积法、料浆法等方式在石墨基体表面制备抗氧化涂层的研究现状以及存在的问题,并提出了主要的研究方向。通过利用化学气相沉积和料浆法相结合的方式在石墨基体表面制备SiC/Si_3N_4复合涂层。首先采用化学气相沉积法在石墨材料表面制备一层SiC涂层,讨论了沉积温度、沉积时间、混合气体流量等工艺参数对SiC涂层致密化和抗氧化性能的影响。然后利用料浆法在石墨材料表面制备单一的SiC涂层,重点讨论了烧结温度对SiC涂层致密化和抗氧化性能的影响。在此基础上,进一步研究了烧结温度对利用料浆法在SiC涂层表面制备的Si_3N_4涂层微观形貌和致密性的影响以及对石墨/SiC/Si_3N_4复合材料致密化和抗氧化性能的影响。研究结果表明,沉积温度直接影响着沉积速度的快慢以及SiC晶粒的尺寸。此外,沉积温度对涂层的形貌、强度等性能有很大的影响。在900℃~1200℃的沉积温度区间内,随着沉积温度的升高,沉积的速度越快,SiC涂层的厚度逐渐增大,由11.72μm(900℃)增大到14.70μm(1200℃),SiC涂层与石墨基体之间的结合更加紧密。样品在1200℃静态空气中氧化20h后其氧化失重率从21.21%下降到13.87%。三氯甲基硅烷(MTS)+H_2混合气体流量对SiC颗粒的形貌和晶粒尺寸有较大的影响。当混合气体流量由80L/h加大至140L/h时,SiC涂层颗粒尺寸增大,涂层表面致密光滑,但混合气体流量过大会产生过饱和现象,晶粒过多,涂层表面粗糙度增加。样品的硬度随着混合气体流量的升高从1.18GPa升高到1.31GPpa后降低到1.27GPa。当混合气体流量为120L/h时气孔率达到最低值,为25.54%。样品的氧化失重曲率在混合气体流量为120L/h时达到最低值,为13.87%。沉积时间主要影响着涂层的厚度与SiC颗粒的尺寸。当沉积温度为1200℃,氩气流量为120L/h,混合气体流量为120 L/h时,随着沉积时间由2h延长到6h,SiC涂层厚度由13.64μm增大到80.70μm。样品的气孔率从18.54%降低到9.32%,显微硬度由0.83GPa升高的1.96GPa,样品在1200℃的氧化气氛中氧化20h后的氧化失重率由13.87%下降到6.23%。利用料浆法制备的SiC涂层随着烧结温度的升高,样品的气孔率呈现先降低后升高的趋势,由1550℃下气孔率为43.4%先降低到1650℃下气孔率为29.82%后升高到1750℃下气孔率为32.56%。样品的氧化失重曲率随着烧结温度的升高逐渐下降,当下降到烧结温度为1650℃时达到最低值,为39.25%。利用料浆法制备的Si_3N_4涂层有效的提高了样品的抗氧化能力,使得利用料浆法制备的带有单一SiC涂层样品的氧化失重曲率从39.25%降低到27.31%;使得利用化学气相沉积法制备的带有单一SiC涂层样品的氧化失重曲率从13.87%降低到5.85%。
[Abstract]:The effects of sintering temperature on the densification and oxidation resistance of SiC coatings were studied by chemical vapor deposition and chemical vapor deposition . such that the redox curvature of the sample with a single sic coating prepared by the chemical vapor deposition method decreased from 13.87 % to 5.85 % .
【学位授予单位】：山东理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TB306

【参考文献】