C/SiC 复合材料具有高比强度、耐磨损以及优异的高温力学性能等一系列优点,广泛应用于航空、航天领域,如火箭发动机喷管、航天飞机端头帽和机翼前缘等结构部件。但当服役温度高于 1650 ℃时,SiC 发生活性氧化而不断耗损,碳纤维暴露在外而不断被氧化,这将使复合材料结构弱化,强度和其他力学性能急剧衰减。因此,提高 C/SiC 复合材料抗氧化耐烧蚀性能是保持其良好的使用性能的前提和关键。
ZrC 具有高熔点(3540 ℃)、高强度﹑高硬度、良好的耐蚀、耐热冲击和高温力学性能,是一种优良的抗烧蚀候选材料。国内外研究人员提出采用 ZrC、HfC、TaC 等难熔碳化物涂层来提高 C/SiC 复合材料抗氧化性能、降低烧蚀率以使其能够承受更高温度。Choury 指出,喉衬材料要承受 3700 ℃以上的温度,必须添加ZrC 等难熔金属碳化物。国内外也开展了采用 ZrC 材料来提高复合材料耐烧蚀性能的研究[6-8]。目前,ZrC涂层常用制备技术主要为化学气相沉积(CVD)、物理气相沉积(PVD)、化学气相反应(PVR),其中,以 CVD 研究较为成熟。但 CVD 技术的设备要求高、周期长以及成本高等缺点极大的限制其大规模应用。等离子喷涂以工件尺寸限制小、在大气环境内可以制备较致密涂层、沉积效率高、成本低等优势已广泛应用于高温热障涂层领域。
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