W-SiC-CC 复合材料制备及等离子烧蚀性能.pdfVIP

第51卷第2期表面技术

2022年2月SURFACETECHNOLOGY·249·

W-SiC-C/C复合材料制备及等离子烧蚀性能

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王富强，陈建，张智，谢栋，崔红

（1.西安工业大学材料与化工学院，西安710021；2.西安航天复合材料研究所，西安710025）

摘要：目的提高C/C复合材料在超高温下的抗烧蚀性能。方法采用化学气相沉积法，在C/C复合材料

表面制备SiC过渡层，然后以惰性气体保护等离子喷涂工艺在带有SiC过渡层的C/C材料表面制备W涂层，

研究所制备的W-SiC-C/C复合材料的微观形貌与结构特征。以200kW超大功率等离子焰流，考核W-SiC-C/C

材料的抗烧蚀性能，并与无涂层防护的C/C材料进行对比分析。结果W涂层主要为层状的柱状晶结构。W

涂层与SiC过渡层、过渡层与基体界面呈镶嵌结构，结合良好。SiC过渡层阻止了W、C元素相互迁移与反

应。在驻点压力为4.5MPa、温度约5000K、热流密度为36MW/m2的烧蚀条件下，当烧蚀时间小于10s

时，涂层对C/C材料起到了较好的保护作用，W涂层发生氧化烧蚀，基体未发现烧蚀，平均线烧蚀率为

0.0523mm/s；当烧蚀时间超过15s后，涂层防护作用基本失效，基体C/C材料发生烧蚀现象。结论以W

涂层、SiC过渡层为防护的C/C复合材料，能够适用于短时间超高温的烧蚀环境，如固体火箭发动机等。W

涂层的熔融吸热、氧化耗氧以及SiC过渡层的氧化熔融缓解涂层热应力和氧扩散阻碍的联合作用，提高了

C/C材料的抗烧蚀性能。

关键词：W涂层；SiC过渡层；C/C复合材料；等离子喷涂；烧蚀性能；等离子体

中图分类号：TG174；TB332文献标识码：A文章编号：1001-3660(2022)02-0249-10

DOI：10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2022.02.024

PreparationandPlasmaFlameAblationResistanceof

W-SiC-C/CComposites

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WANGFu-qiang,CHENJian,ZHANGZhi,XIEDong,CUIHong

(1.SchoolofMaterialsScienseandChemicalEngineering,XianTechnologicalUniversity,Xian710021,China;

2.XianAerospaceCompositesInstitute,Xian710025,China)

ABSTRACT:

bya200kWultra-high-powerplasmaflame,whichwascomparedandanalyzedwithC/Cmaterialsforcoatingprotection.

收稿日期：2021-03-08；修订日期：2021-06-28

Received：2021-03-08；Revised：2021-06-28

基金项目：国家自然科学基金

Fund：TheNationalNaturalScienceFoundationofChina

作者简介：王富强（1981—），男，博士研究生，高级工程师，主