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制备温度对硅碳棒涂层形成的影响

    如果硅碳棒涂层的制备温度太低,硅碳棒涂层保温阶段生成的液相太少,生成的硅碳棒涂层不够完整,自愈合能力低;如果温度太高,在冷却过程中,由于膨胀系数的差异增大,会造成硅碳棒涂层的裂纹数量和长度增加、宽度增大,这些都会削弱硅碳棒涂层的抗氧化性能,应尽量避免。图3.2为莫来石//SiC/A1203/Si体系硅碳棒涂层不同制备温度下的扫描电镜图片,可以看出,在1200 ℃下制备的硅碳棒涂层不连续、不光滑,很多地方仅是机械堆积,玻璃态界面少,裂纹和孔洞明显;在13 00 ℃制备的硅碳棒涂层已开始形成玻璃态界面,硅碳棒涂层变得连续,孔洞和裂纹大部分被覆盖;1400 ℃下制备的硅碳棒涂层界面完整、光滑,自愈合良好,基本无裂纹、孔洞。这是由于随着制备温度升高,涂层生成的Si0:玻璃物质增多,且Si0:玻璃物质的粘性减小,其流动性增强。这些玻璃物质封闭了裂纹,阻断了外界氧气与基体材料的接触,有效的保护了基体材料。
    制备过程中保温时间对硅碳棒涂层的影响对莫来石/SiC/A1203/Si体系硅碳棒涂层,在1400 ℃分别保温1h, 2h, 3h, 4h制得硅碳棒涂层。通过SEM观察发现硅碳棒涂层的表面组织有所变化。图3.3为保温时间分别为1h, 2h, 4h的SEM表面形貌。
    从图中可以看出,随保温时间的延长,表面硅碳棒涂层越来越连续、光滑。这是因为Si的熔点为1410℃,与保温温度相差很小,在接近1400 ℃时,少量表面能高的细小Si颗粒就开始熔化,随着颗粒的熔化,物料粒度减小,物料的表面能增高,物料就越容易熔化,部分可以在低于其熔点的温度熔化;同时物料的粒度越小,物料流动所需的推动力就越小,物料就越容易流动。随着保温时间的延长,一方面Si物料中的微小细粒就会有更充分的时间熔化,增加了制备过程中液相的数量,另一方面Si在高温下运动时间增加,就有更长的时间流动和扩散,有利于液相在硅碳棒涂层表面的铺展,使在短时间内不够连续的表面变得连续。www.beritawan.com

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