C/C复合材料在建筑领域得到广泛的应用,在含氧条件下将C/C 复合材料加热到450℃以上时,会使其快速氧化。为了提升该材料的耐高温氧化能力,可以在材料表面制备ZrB2+SiC涂层,从而更好适应超高温使用环境。涂层可以通过包埋法、刷涂法、等离子喷涂等多种方法制备。ZrB2+SiC复合等离子喷涂粉末通常以喷雾造粒法制备,但采用等离子喷涂法时,涂层致密性受到粉末本身致密度的显著影响。付前刚等选择ZrB2+SiC团聚粉末并通过大气等离子喷涂(APS)技术制得200μm厚的ZrB2+SiC 涂层,为改善此粉末致密性并获得更高的结合能力,王佳文等运用感应等离子球化(IPS)技术来达到致密化的效果。进行IPS 处理时,Zr先跟B4C发生反应得到ZrB2与游离状态的C原子,Si 与C原子反应得到SiC,反应过程见下式。2Zr+B4C+Si=2ZrB2+SiC。IPS处理时,由于固体颗粒间接触面积有限,阻碍了各反应物的交换,因此反应期间形成的液相发挥着关键作用。相对于Si 粉含量10%的涂层,Si 粉含量20%和30%的涂层中的α-SiC 可以发挥稀释作用,一方面可以减小绝热反应温度,同时因为其高熔点,对物质交换过程发挥阻碍作用,引起燃烧波速率的减小,使热量发生快速损耗。虽然以上各方案都可以制得ZrB2与SiC,但只有Si 粉含量10%的涂层产物形成了良好的结合。(1)涂层组织中含有主相ZrB2与ZrSi2,产物内也存在部分Si。涂层中形成了复合陶瓷结构,主要由SiC 含量较高的灰色颗粒与ZrB2含量较高的白色颗粒共同构成。(2)IPS 处理后,SiC被分解成C与Si的蒸气,因为粉末表层温度比芯部更高,表层SiC分解更快。(3)产物中的灰色与白色颗粒都发生了聚集,产物基体中形成了大量孔洞,颗粒之间紧密结合。经IPS 处理得到了粒径小于等于20 μm的球形与椭球形颗粒,部分粉末表面存在絮状物。

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