Поведение при окислении керамических композитов ZrB2–SiC, изготовленных методом плазменного напыления

Наша цель — разработать конструкционную керамику для высокотемпературных применений, в которой материалы на основе карбида кремния (SiC) используются в качестве матричных композитов. Анализируется возможность нанесения плазменным напылением покрытия, представляющего собой смесь SiC и диборида циркония (ZrB2). Для нанесения тепловых барьерных слоев, содержащих до 50 об.% SiC, использовали процесс высокоскоростного/высокого давления плазменного напыления (HPPS). Хотя чистый SiC сам по себе не может быть нанесён методом термо-напыления, была нанесена смесь SiC и ZrB2, поскольку эти два соединения образуют эвтектическую фазу при температуре ниже температуры разложения SiC. В качестве подложек предпочитали два варианта графита толщиной 3 мм и 1 мм. Сравнение морфологии покрытий SiC–ZrB2 до и после термической обработки проводили с применением нагрева поверхности газовой горелкой и в традиционной печи при температурах от 800 °C до 1200 °C. Рост окисной шкуры характеризовали с помощью рентгеновской дифракции (XRD), сканирующей электронной микроскопии (SEM) с энергодисперсионным анализом (EDX), просвечивающей электронной микроскопии (TEM) и измерений плотности. Окисная шкура состоит из слоя SiO2 с фазами ZrO2. Результаты указывают на высокий потенциал исследуемого материала для защиты от высокотемпературного окисления и для широкого круга аэрокосмических приложений.