SiC-MoSi2-Si复合梯度涂层的制备及其抗氧化性能

李帅鹏， 张明瑜， 黄 东， 黎烈武， 李 军， 黄启忠

(中南大学，中南大学粉末冶金国家重点实验室，湖南 长沙410083)

1 前言

炭/炭(C/C)复合材料具有热容量大、抗热震性能良好、化学稳定性好、比强度、比模量和断裂韧性高和高温力学性能好等优良的性能。而且随着温度的升高(可达2 473 K)，C/C复合材料的强度不仅不会降低，甚至会比室温时还高，这一高温稳定性特征使其应用于航天飞机的鼻锥、机翼前缘、货舱门，火箭发动机喉衬、喷管、燃烧室等部件，具有无可比拟的优越性[1,2]。炭素材料的本征性质决定了C/C复合材料随着温度的升高(>673 K)氧化加剧，材料的力学性能和热物理性能随之降低,限制了C/C复合材料的使用性能。目前，研究者主要通过表面涂层技术和基体改性技术来提高C/C复合材料的抗氧化性能[3,4]。

涂层技术主要是利用了涂层的阻隔氧气和C/C复合材料接触的性能，从而达到保护基体的目的。SiC因其与C/C复合材料良好的物理和化学相容性及1 923 K氧化气氛下极低的氧扩散率，受到研究者广泛的关注，是最具潜力的涂层候选材料[5-7]。理论上单层SiC涂层能够实现C/C复合材料的氧化防护，但实际过程中由于SiC与C/C复合材料的热膨胀系数差异，即SiC与C/C复合材料的热膨胀系数分别为4.310-6/K和1.010-6/K，涂层在高温服役过程中在热应力作用下不可避免地会产生裂纹，使其易被氧气侵蚀[8]。很多研究者通过在SiC涂层的基础上制备SiC基复合涂层来进一步改善涂层的抗氧化性能[9,10]。MoSi2因其具有高熔点及良好的抗氧化性能，通常被用作SiC基涂层的外部涂层材料，但热膨胀系数大(8.010-6/K)[11-13]。Z……