SiC_(f)/SiC复合材料表面Si/Yb_(2)Si_(2)O_(7)双层涂层结合强度分析

摘要

目的 通过选择合适的复合材料拉伸方向和涂层制备工艺,在SiC_(f)/SiC复材上获得高结合强度的Si/Yb_(2)Si_(2)O_(7)双层涂层。方法 采用真空等离子喷涂技术在2.5D编织的SiC_(f)/SiC复合材料表面制备Si涂层、Si/Yb_(2)Si_(2)O_(7)双层涂层。采用金相、XRD、SEM和EDS对试样进行表征,采用拉伸试验测试涂层的结合强度,观察涂层拉伸后的断裂面形貌,分析涂层结合强度的影响因素。结果 采用胶粘拉拔法,2.5D编织的SiC_(f)/SiC复合材料拉伸后的强度值为(32.41±3.52) MPa,Si涂层和Yb_(2)Si_(2)O_(7)涂层的孔隙率分别为2.3%和5.2%,Si涂层与SiC_(f)/SiC复合材料的结合强度为(30.48±4.43)MPa,Si/Yb_(2)Si_(2)O_(7)双层涂层与SiCf/SiC复合材料的结合强度为(26.23±3.13)MPa。Si涂层在拉伸过程中,部分Si层、SiC_(f)/SiC复合材料表面纬向SiC纤维、SiC基体和粘接胶都发生了断裂。Si/Yb_(2)Si_(2)O_(7)双层涂层在拉伸过程中,大量Si层、复合材料表面纬向SiC纤维和SiC基体以及少量Yb_(2)Si_(2)O_(7)层被拉开。结论 Si/Yb_(2)Si_(2)O_(7)双层涂层与SiC_(f)/SiC复合材料结合强度较高的主要原因是SiC_(f)/SiC复合材料沿拉伸方向强度较高,Si涂层与复合材料结合强度高。真空等离子喷涂技术有利于减少涂层微观缺陷。Yb_(2)Si_(2)O_(7)的热膨胀系数与Si、SiC_(f)/SiC相近。Si涂层与Yb_(2)Si_(2)O_(7)涂层化学相容性好。