碳化硅陶瓷基复合材料表面环境障涂层结合强度

• 作者: 苏超群 邓龙辉 刘若愚 蒋佳宁 云海涛 李归 苗小锋 陈文博 易出山 刘俐 董淑娟 曹学强
• 来源期刊: 材料工程
• 关键词: 碳化硅 复合材料 环境障涂层 结合强度
• 年，卷（期）: 2024,（2）
• 页码范围: 198-206
• 页数: 9页
• 语种: 中文

摘要

SiC陶瓷基复合材料(SiC-based ceramic matrix composites,SiC-CMC)是发展高推重比航空发动机理想的高温结构材料。为了防止发动机服役环境下燃气(富含H2O和O2)对SiC-CMC的腐蚀，需要在其表面制备抗水氧腐蚀、抗燃气冲刷和抗热冲击性能优异的环境障涂层(environmental barrier coatings,EBCs)。在评价EBCs性能的诸多因素中，其与SiC-CMC基体之间的结合强度是一个重要技术指标，但结合强度的极限值一直未被探究清楚。本工作研究影响结合强度的主要因素，包含SiC-CMC基体状态、单晶Si的拉伸强度极限，以及Si黏结层的制备工艺等，获得了制备最高结合强度的有效途径。在EBCs与SiC-CMC组成的体系中，基体内部SiC纤维布之间的界面是结合强度最薄弱的部位，其次是EBCs的Si层。整个体系的结合强度极限值是15 MPa，它是单晶Si在[400]晶向的拉伸强度极限。采用大气等离子喷涂或者超音速火焰喷涂的Si黏结层结合强度相似，均低于同样工艺制备的莫来石或Yb2Si2O7涂层。