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本文提出了一种新的抗氧化涂层体系,涂层的基本结构为SiC+B4C/Si+MoSi2/Si,并对涂层的成分和组织结构进行了优化设计。借助X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、光电子能谱仪(XPS)和差热分析仪(DSC)等对熔浆法制备的该涂层体系组织结构和抗氧化性能进行了研究。为了减少涂层在制备和使用过程中由于C/C复合材料和涂层材料热膨胀系数的不匹配而产生的热应力裂纹,本文先对涂层体系进行了成分和结构优化。计算表明:(1)在降温过程中基体受到压应力,涂层受拉应力,基体中热应力远小于涂层中的热应力,热应力由大到小依次为:SiC内涂层、MoSi2/Si外涂层和B4C/Si中间涂层,基体和各涂层最大热应力均位于界面处;(2)涂层中最大热应力随着B4C和MoSi2体积分数的增加而增大,随着涂层厚度的增加而减小。采用熔浆法制备出抗氧化涂层,制备工艺为:依次浸渍涂覆6wt.%Al-Si预涂层、B4C-Si预涂层和Mo-Si预涂层,然后在1450℃真空烧结。组织观察和分析表明,SiC界面反应层与C/C复合材料紧密结合,中间层组织结构为B4C弥散分布于连续相Si中,外涂层是白色MoSi2分散相分布于灰色的连续相Si中。涂层表面分布有网状裂纹和气孔,经过高温氧化试验后,涂层表面为致密的SiO2薄层。经过优化后涂层仍然存在网状裂纹,但裂纹的尺寸明显减小,分析表明裂纹的尺寸随着B4C和MoSi2体积分数的增加而增加,随着涂层厚度的增加减小,与优化设计结论一致。涂层的高温氧化试验表明,氧化温度低于1260℃时,涂层的抗氧化性能随B4C体积分数的增加而增强。但是氧化温度高于1360℃时,需要适当选取B4C体积分数,使得涂层既不会因为B4C体积分数太大而降低抗氧化性,又能够有足够的B4C氧化生成起低温封填剂作用的B2O3。氧化试验还表明当温度升高时,增加MoSi2体积分数会导致涂层抗氧化性能的下降,而增加涂层厚度则有利于抗氧化性能的提高,与优化设计的结论相符。