炭/炭复合材料耐烧蚀W涂层

采用等离子喷涂技术成功在坯体密度为1.8 g/cm^3炭/炭复合材料上面制备厚度为1.2 mm与基体结合良好的较致密的W涂层的试样。利用氧乙炔焰分别测试其在30 s、60 s、90 s和120 s下的烧蚀性能。结果表明:试样的质量烧蚀率和线烧蚀率均随时间的增加而增加。其中,最大质量烧蚀率和线烧蚀率分别为7.8μg/s和3.5μm/s。XRD、SEM分析表明:在烧蚀中心区,涂层试样的烧蚀以升华分解为主,同时,还伴有氧化烧蚀和微区机械剥蚀;在烧蚀过渡区,涂层的烧蚀机制以热氧化和燃气冲刷为主;而在烧蚀边缘区,涂层的烧蚀则主要表现为弱氧化烧蚀。

C/C-ZrC-Cu复合材料等离子喷涂W组织结构

在金属反应熔渗法(RMI)制备的C/C-ZrC-Cu复合材料上采用大气等离子喷涂法(APS)得到厚度为1.3 mm的W涂层。运用扫描电镜-能谱(SEM-EDS),X射线衍射(XRD)测试技术分析研究了等离子喷涂W与C/C-CuZr复合材料界面相组成。结果表明:C/C复合材料反应熔渗法采用Cu-48.9%Zr(摩尔分数)粉末制备出均匀的熔渗组织,这是因为Zr提高了Cu在1300℃的C/C复合材料中的润湿性,在熔渗过程中生成了正交晶系相Cu_(10)Zr_7。W涂层与C/C-ZrC-Cu复合材料的结合类型以扩散结合为主,其界面区内主要是W和C通过包晶反应生成WC扩散层,反应扩散层厚度约为10 um。

C/C复合材料表面反应熔渗法制备SiC-ZrC涂层的组织与结构

采用反应熔渗法(RMI)在密度为1.6 g/cm3的C/C复合材料上制备厚度为20~50μm的SiC-ZrC涂层。研究SiC-ZrC涂层结构以及涂层与C/C复合材料的界面相组成。结果表明:4种不同比例混合后的Zr,Si,C和ZrO_2粉末反应熔渗得到的样品涂层表面质量较好,由于反应过程先达到Si的熔点生成SiC,随着温度升高,当Zr和Si都熔融后,生成ZrC的吉布斯自由能低于SiC,故涂层由内到外呈现SiC-ZrC-SiC的三层结构,所有样品内部都熔渗了不同深度的ZrC和SiC。在偏光显微镜下SiC呈现黄绿色块状和粒状,ZrC呈现灰白色块状;粉末熔体通过共晶反应生成的Si,ZrSi_2,Zr和Zr_2Si与原料中的C以及热解炭反应最终生成SiC和ZrC,反应最终残留物中并没有发现ZrO_2。

W-Cu-Zr三元系相图900℃等温截面的测定

采用真空电弧熔炼法熔炼W-Cu-Zr三元系合金,在900℃下退火90天后取出样品立即淬火,采用XRD、SEM等测定其平衡显微组织。实验测得W-Cu-Zr三元系900℃等温截面中有4个三相区:Cu51Zr14+(Cu)+(W)、(W)+Cu51Zr14+Cu8Zr3、CuZr_2+W_2Zr+Cu_8Zr_3、(Zr)+CuZr_2+W_2Zr,1个两相区:(W)+W_2Zr。W-Cu-Zr三元体系中没有检测到三元化合物。二元化合物Cu_(51)Zr_(14)、Cu_8Zr_3、CuZr_2中最大的含W量分别为2.88、1.15、1.7 at.%;W2Zr中最大的含Cu量为7.71 at.%。