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气相渗硅法修复SiC涂层及其抗热震和烧蚀性能
侯佳琪, 陈睿聪, 曾耀莹, 周磊, 张佳平, 付前刚
无机材料学报    2025, 40 (2): 168-176.   DOI:10.15541/jim20240287
摘要   (286 HTML12 PDF(pc) (15988KB)(150)  

涂层的完整和致密性直接影响其性能。对于存在缺陷或者受到损伤的涂层, 报废并重新制备不仅浪费原材料, 还会延长制备周期。因此, 经济有效的解决方法是修复涂层, 以恢复其防护能力。本研究采用经济实用的气相渗硅法修复一次包埋法制备的多孔SiC涂层缺陷, 并对比研究了修复前后涂层的抗热震及烧蚀性能。结果表明, 修复后的包埋SiC涂层在室温~1773 K热震15次后, 其与基体之间结合良好, 失重率降低了97.05%。在氧乙炔火焰下烧蚀30 s后, 修复后的涂层中心烧蚀区域的碳纤维被SiO2所包覆, 未出现裸露或损伤。与修复前相比, 其质量损失率和厚度损失率分别降低了97.02%和67.99%。抗热震和烧蚀性能改善归因于修复后涂层致密度提高, 缺陷减少, 并且渗硅过程引入的单质Si在高温下更容易氧化生成SiO2, 有效愈合缺陷和阻挡氧气渗透, 从而防止了基体氧化损伤。本研究提出的新型涂层修复策略具有经济可行性, 为涂层缺陷及损伤修复和稳定服役提供了新途径。



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图11 烧蚀后涂层T、E区域的表面形貌和EDS分析
正文中引用本图/表的段落
两种涂层试样T区域的形貌区别不大, 表面均覆盖有气体产物(SiO、CO)逸出造成的多孔SiO2玻璃层。由于该区域火焰的冲刷作用较小, SiO2的蒸发或剥落量较少, 氧化层未产生明显剥落现象(图11(a, b, e, f))。而P-S涂层E区域因温度较低, SiC氧化产生的SiO2较少, 不足以使涂层中的缺陷愈合, 导致涂层表面存在许多未愈合的孔洞。多孔的氧化层不能抑制氧气向内部涂层/基体扩散, 无法为内部涂层/基体提供有效防护(图11(c, d))。相比之下, G-S涂层E区域表面相对致密, 推测其具备良好的阻氧能力(图11(g, h))。
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