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U型硅碳棒电热元件无涂层时形貌

2021-01-23 11:17:55     点击:

    水解后得到的Si0:通过沉淀粘附在U型硅碳棒涂层表面,但是这种粘附不是很稳定,所以对其进行固结处理。浸渍过的试样在空气中自然干燥后放入干燥箱内进行干燥,使水解后沉淀粘附在U型硅碳棒涂层表面的Si0:能更加稳定的固结在U型硅碳棒涂层上,这样可以避免使用初期Si0:封闭层脱落而无法起到封闭U型硅碳棒涂层的作用。

    图3.4是莫来石/SiC/SiU型硅碳棒涂层未封闭时的SEM表面形貌,图中的裂纹处没有任何封闭物质,表面有较多的裂纹,有的裂纹还较宽。图3.5是莫来石/SiC/SiU型硅碳棒涂层封闭后的SEM表面形貌,可以看出,U型硅碳棒涂层表面明显有Si0:薄层,U型硅碳棒涂层表面的Si02层不连续。由于对U型硅碳棒涂层进行了多次的浸渍封闭处理,封闭层呈现多层的错位片状形状,U型硅碳棒涂层表面能看见的裂纹变少。虽然Si0:层不连续,但是U型硅碳棒涂层表面的裂纹还是覆盖有薄的Si0:层,微小的裂纹被Si0:薄层完全覆盖,宽的深的裂纹也大部分被Si0:薄层所封闭,减少了裂纹的长度和深度,有效的减少了氧化气氛中氧气与基体材料直接接触的通道,增强了U型硅碳棒涂层的抗氧化效果。

    涂覆涂层之前,U型硅碳棒电热元件的早期钝性氧化产物为玻璃态Si0:膜,随着氧化温度的升高,约8000C-11400C,玻璃态Si0:膜发生晶化。相变产生体积变化,这使得Si0:保护膜结构变得疏松,进而同U型硅碳棒基体结合不牢。随着温度的进一步升高,SiC活性氧化加剧,SiC材料以Si0和CO形式挥发,从而使其结构变得疏松,材料丧失了钝性氧化时较好的抗氧化性能。从图3.6, 3.7可以看出:无涂层的U型硅碳棒电热元件高温氧化后,虽可见有玻璃态的Si02,但此时的Si0:膜结构疏松,有大量气孔存在,氧气通过这些气孔与内部的SiC继续反应,导致U型硅碳棒电热元件强度连续下降。

    莫来石//SiC体系涂层形貌

    由图3.8可以看出,SiC/莫来石涂层在基体表面涂覆厚度较均匀,基体微孔基本被涂层均匀覆盖,涂层表面较致密,有连续的玻璃态保护膜。但是,涂层中有少许微孔存在,有轻微裂缝,涂层表面存在凹凸不平整现象。


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