CVI+PIP复合工艺制备SiC_(f)/SiC复合材料的微观结构和水氧腐蚀行为研究

采用化学气相渗透—前驱体浸渍裂解复合工艺制备了SiC_(f)/SiC复合材料,复合材料密度为2.5 g·cm^(-3),孔隙率为6%,表明复合工艺有效提高了复合材料的致密度。使用扫描电镜和透射电镜表征了复合材料的微观结构,SiC纤维由纳米级的SiC晶粒组成;热解碳界面相厚度约为300 nm,为层状结构,层片没有择优取向;CVI碳化硅基体纯度高、结晶度好;PIP碳化硅基体氧含量较高,为非晶相。在1300℃的水氧腐蚀环境下,由于水蒸气分压较高(90 vol.%)和气体流速较快(20 cm·s^(-1)),试样表现出持续失重,反应100 h后,总失重达2.36 mg·cm^(-2)。在水氧腐蚀的初始阶段,相比于PIP碳化硅基体,CVI碳化硅基体表现出了更好的耐水氧腐蚀性能。

高熵稀土单硅酸盐环境障涂层局域结构的原子对分布函数解析

调控稀土单硅酸盐(RE_(2)SiO_(5))环境障涂层热膨胀系数,优化其与碳化硅纤维增强碳化硅(SiC_(f)/SiC)陶瓷基复合材料基体热膨胀系数匹配性,是其应用于高推比航空发动机的关键。本工作基于RE_(2)SiO_(5)/Yb_(2)Si_(2)O_(7)/Si三层结构涂层体系,对比研究了采用与基体热膨胀系数匹配优的(Y_(1/4)Ho_(1/4)Er_(1/4)Yb_(1/4))_(2)SiO_(5)面层与典型Yb_(2)SiO_(5)面层涂层体系的抗热冲击性能,发现Yb_(2)SiO_(5)面层热膨胀系数偏大造成的应力累积,是导致三层结构涂层失效的主要原因。依据中子衍射数据,分析中子对分布函数,对2种单硅酸盐局域结构特征进行解析。结果表明,高熵稀土单硅酸盐中多种稀土元素协同作用,降低了[ORE_(4)]四面体畸变程度,表现为热膨胀系数减小。提出通过合理选择稀土元素组合,扰动[ORE_(4)]局域结构畸变,有望实现稀土单硅酸盐热膨胀系数的定向调控。