烧结助剂对ZrSiO_4-Mullite复合涂层组织结构及抗氧化性能的影响

采用包埋法和预涂-烧结法相结合的组合工艺在C/C复合材料表面制备出ZrSiO4-Mullite复合涂层,借助XRD、SEM、体式显微镜对涂层组织结构进行了表征,研究了(MgO+CeO2)、(Si+SiO2)和(Mullite+SiO2)三种烧结助剂对复合涂层组织结构和抗氧化性能的影响,揭示了涂层C/C试样的氧化失重原因。结果表明:ZrSiO4-Mullite复合涂层具有双层结构,内层由β-SiC相和α-SiC相组成,外层主要由Mullite相和ZrSiO4相构成。分别采用(MgO+CeO2)、(Si+SiO2)和(Mullite+SiO2)烧结助剂制得的ZrSiO4-Mullite涂层的开裂倾向依次减弱,抗氧化性能依次增强。涂层裂纹的存在是造成ZrSiO4-Mullite涂层C/C试样氧化失重的主要原因。

烧结温度对ZrSiO_4-Mullite复合涂层组织结构及抗氧化性能的影响

在前期研究工作基础上,借助XRD、体式显微镜等组织结构表征途径和等温氧化实验技术,系统研究了烧结温度(1500～1700℃)对ZrSiO4-Mullite涂层组织结构和抗氧化性能的影响。结果表明:不同温度下烧制的涂层均由ZrSiO4、Mullite和ZrO2三种物相构成。烧结温度提高,涂层内的Mullite相含量增大、ZrSiO4和ZrO2含量减少,而涂层缺陷数量则先减后增。1600℃下烧制的ZrSiO4-Mullite复合涂层致密、完整,涂层缺陷少,抗氧化性能最佳。同时,提高烧结温度有利于改善ZrSiO4-Mullite复合涂层内的层间结合,增强涂层的抗热震能力。