在Cf/C复合材料上的β-SiC涂层的多步沉积策略:实现突破性氧化阻力和机械性能
Dou Hu1,2, Bing Liu1, Xiaoxuan Li1
1Shaanxi Key Laboratory of Fiber Reinforced Light-Weight Composites, Northwestern Polytechnical University, Xi'an, Shaanxi, 710072, P. R. China.
Advanced science (Weinheim, Baden-Wurttemberg, Germany)
|November 18, 2025
概括
这项研究开发了一种新的多步化学蒸汽沉积 (CVD) 策略,用于碳纤维/碳 (Cf/C) 复合材料上的碳化碳 (SiC) 涂层. 新方法显著提高了长期高温应用的抗氧化性能和机械强度.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 陶工程 陶工程 陶工程
- 复合材料 复合材料 复合材料
背景情况:
- 传统的Cf/C复合材料的抗氧化涂层,如包装凝固,会导致机械降解.
- 化学蒸汽沉积 (CVD) 具有潜力,但在裂密封和氧化抵抗方面存在困难.
- 对于Cf/C复合材料上的SiC涂层,现有的CVD方法具有有限的抗氧化时间.
研究的目的:
- 在Cf/C复合材料上制造持久的抗氧化SiC涂层的高级CVD方法.
- 为了提高SiC涂层Cf/C复合材料的机械性能和氧化抵抗.
- 克服当前CVD技术在裂密封和使用寿命方面的局限性.
主要方法:
- 在SiC涂层制造中采用了一种简单的多步骤沉积策略.
- 该过程的重点是增强裂密封和涂层基板接口的稳定性.
- 鉴定包括评估抗氧化时间和机械性能 (曲强度).
主要成果:
- 涂有β-SiC的Cf/C复合材料在1500°C时达到前所未有的659小时的抗氧化时间,质量损失<1%.
- 这与以前的CVD方法 (持续时间<30小时) 相比,是一个显著的改进.
- 与未涂层Cf/C复合材料相比,曲强度增加了30%以上.
结论:
- 多步骤的CVD策略有效地抑制了裂的传播,并利用了自衍生的SiO2氧化屏障.
- 这种方法确保了涂层的稳定性,并为Cf/C复合材料提供了优越的氧化抵抗性.
- 这一突破使得在极端环境中的新应用成为可能,如航空航天和核反应堆.
