Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Sự Biến Đổi Cấu Trúc và Phase Trong Các Lớp Phủ Plasma-Spray ZrB2–SiC–AlN Trên Chất Đế C/C–SiC Sau Khi Đun Nhiệt Theo Chu Kỳ Nhiệt Độ Cao
Tóm tắt
Thành phần và cấu trúc của lớp phủ dạng phun plasma được sản xuất từ bột composite 60ZrB2 + 20SiC + 20AlN (wt.%) trên chất đế C/C–SiC đã được xem xét. Lớp phủ dày 320–370 μm được đặc trưng bởi cấu trúc đa pha, không có lỗ rỗng hay vết nứt, và bám chặt vào chất đế. Thành phần pha của lớp phủ tương ứng với bột ban đầu. Một mẫu được phủ đã được oxy hóa trong dòng khí oxy–propylen/butan siêu âm ở ~2000°C theo chế độ nhiệt chu kỳ (2 phút đun nóng, 10 phút làm lạnh, 15 chu kỳ). Tốc độ oxy hóa là <7 μm/phút. Các pha chính trong lớp phủ ở các lớp gần bề mặt là dioxyde zirconium m-ZrO2 và một dung dịch rắn mullite Al2SiO5. Phân tích vi cấu trúc mặt cắt ngang và phân tích hóa học nguyên tố của các lớp phủ ban đầu và đã oxy hóa đã thiết lập cơ chế oxy hóa nhiệt độ cao. Một lớp dựa trên Al2SiO5 với các hạt m-ZrO2 hình cầu kích thước 1–2 μm đã được tìm thấy hình thành. Các phim vô định hình mỏng dựa trên SiO2 trong hệ SiO2–Al2O3 đã phát triển trên bề mặt lớp. Kết quả cho thấy rằng lớp phủ có khả năng chống oxi hóa nhiệt độ cao lên đến ≤2000°C.
Từ khóa
#lớp phủ plasma-spray #hấp thụ nhiệt cao #oxy hóa #zirconium dioxide #mullite #các hạt m-ZrO2Tài liệu tham khảo
V.O. Lavrenko, A.D. Panasyuk, O.M. Grigoriev, O.V. Koroteev, and V.A. Kotenko, “High-temperature oxidation of ZrB2–SiC and ZrB2–SiC–ZrSi2 ceramics up to 1700°C in air,” Powder Metall. Met. Ceram., 51, No. 3–4, 217–221 (2012).
V.A. Lavrenko, A.D. Panasyuk, and I.A. Podchernyaeva, “High-temperature oxidation of composite AlN–ZrB2–ZrSi2 ceramics,” Powder Metall. Met. Ceram., 47, No. 1–2, 151–156 (2008).
P. Hu, X.-X. Zhang, J.-C. Han, X.-G. Luo, and S.-Y. Du, “Effect of various additives on the oxidation behavior of ZrB2-based ultra-high-temperature ceramics at 1800°C,” J. Am. Ceram. Soc., 93, No. 2, 345–349 (2010).
O.N. Grigoriev, D.A. Galanov, V.A. Lavrenko, A.D. Panasyuk, S.M. Ivanov, A.V. Koroteev, and K.G. Nickel, “Oxidation of ZrB2–SiC–ZrSi2 ceramics in oxygen,” J. Eur. Soc., 30, 2397–2405 (2010).
G. Li, W. Han, X. Zhang, J. Han, and S. Meng, “Ablation resistance of ZrB2–SiC–AlN ceramic composites,” J. Alloys Compd., 479, 299–302 (2009).
F. Monteverde, D. Alfano, and R. Savino, “Effects of LaB6 addition on arc-jet convectively heated SiCcontaining ZrB2-based ultra-high temperature ceramics in high enthalpy supersonic airflows,” Corros. Sci., 75, 443–453 (2013).
D.D. Jayaseelan, E. Zapata-Solvas, P. Brown, and W.E. Lee, “In situ formation of oxidation resistant refractory coating on SiC-reinforced ZrB2 ultra high temperature ceramics,” J. Am. Ceram. Soc., 95, No. 4, 1–8 (2012).
X.-H. Zhang, P. Hu, L. Xu, and S.-H. Meng, “The addition of lanthanum hexaboride to zirconium diboride for improved oxidation resistance,” Scr. Mater., 57, 1036–1039 (2007).
A.L. Chamberlain, W.G. Fahrenholtz, G.E. Hilmas, and D. Ellerby, “Oxidation of ZrB2–SiC ceramics under atmospheric and reentry conditions,” Refract. Appl. Trans., 1–2, 2–8 (2005).
W. Krenkel and F. Berndt, “C/C–SiC composites for space applications and advanced friction systems,” Mater. Sci. Eng. A, 412, 177–181 (2005).
B. Heidenreich, “Carbon fibre reinforced SiC materials based on melt infiltration,” in: Proc. 6th Int. Conf. High Temperature Ceramic Matrix Composites (HTCMC-6), New Delhi (2007), p. 6.
S. Kumar, R. Chandra, A. Kumar, N.E. Prasad, and L.M. Manocha, “C/SiC composites for propulsion application,” Compos. Nanostruct., 7, No. 4, 225–230 (2015).
A.S. Berezhnoi, Multicomponent Oxide Systems [in Russian], Kyiv (1970), p. 572.
O.N. Grigoriev, A.D. Panasyuk, I.A. Podchernyaeva, I.P. Neshpor, and D.V. Yurechko, “Mechanism of high-temperature oxidation of ZrB2-based composite ceramics in the ZrB2–SiC–AlN system,” Powder Metall. Met. Ceram., 57, No. 1–2, 71–74 (2018).
V.A. Lavrenko, M. Desmaison-Brut, A.D. Panasyuk, and J. Desmaison, “Features of corrosion resistance of AlN–SiC ceramics in air up to 1600°C,” J. Eur. Ceram. Soc., 18, 2339–2343 (1998).
A.D. Panasyuk, V.A. Lavrenko, and S.F. Korablev, “High-temperature oxidation of AlN–SiC ceramics,” Key Eng. Mater., No. 132–136, 1621–1629 (1977).
O.N. Grigoriev, V.B. Vinokurov, L.I. Klimenko, N.D. Bega, and N.I. Danilenko, “Sintering of zirconium diboride and phase transformations in the presence of Cr3C2,” Powder Metall. Met. Ceram., 55, No. 3–4, 185–194 (2016).