抗高温氧化复合氧化膜与复合涂层的基础问题
摘要
本文针对高温合金、难熔金属、C/C 和C/SiC 等高温材料的抗高温氧化的氧化膜和陶瓷涂层与基体的结合力差,容易发生开裂与剥落这一关键科学问题,分析了发展抗高温氧化复合氧化膜与复合陶瓷涂层的基础问题。基本思想是制备多相复合结构涂层,通过复合结构调整涂层的热膨胀系数,降低涂层的热应力;通过颗粒、晶须、纤维、层状等的增强、增韧作用使涂层可以承受较大的应力而不开裂与剥落;通过涂层中可以阻碍氧扩散的连续相对基体材料的封闭作用;获得优异的抗高温氧化和抗开裂、抗剥落性能。本文提出了设计抗高温氧化复合涂层的热力学条件;分析了高温材料/复合涂层体系中的应力;分析了复合涂层的强化和增韧机制;提出复合涂层中必须有一相具有低的氧扩散系数且可以封闭基体材料的设计原则;推导了复合涂层抗高温氧化的动力学公式。最后,给出了一些典型的复合涂层的例子。