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。

高熵化设计:稀土硅酸盐材料关键性能优化新策略

环境障涂层是先进航空发动机高温结构部件用碳化硅纤维增强碳化硅(SiCf/SiC)陶瓷基复合材料的关键防护。稀土硅酸盐具有低热膨胀系数、优良的抗水氧/CMAS腐蚀性能以及与硅基陶瓷良好的化学相容性,是目前国际公认的优选环境障涂层体系。常规含单一稀土元素的稀土硅酸盐环境障涂层材料,存在热应力失配、高温相转变和耐腐蚀性能差等问题,尚无法完全满足极端燃气环境中的长寿命服役要求。本综述介绍了为解决稀土硅酸盐环境障涂层的关键性能局限,利用高熵化合物设计方法,针对稀土硅酸盐热学性能(热膨胀系数和热导率)调控、耐CMAS腐蚀性能提升和相结构稳定性优化方面获得的新进展。这些研究进展为稀土硅酸盐材料的创新设计提供了新思路,为其作为下一代环境障涂层的性能突破提供了支撑。