温度对BC涂层氧化防护性能和防护机制的影响

作     者：胡凯飞 王佩佩 孙万昌 侯兆琪 易大伟 罗欢 任宣儒 

作者机构：河南省科学院碳基复合材料研究所 西安科技大学材料科学与工程学院 

出 版 物：《表面技术》 (Surface Technology)

年 卷 期：2023年

核心收录：

学科分类：080503[工学-材料加工工程] 08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 

基　　金：国家自然科学基金（52272055、51972338、52261135546） 陕西省自然科学基金（2023-JC-QN-0563、2022JQ-355） 陕西省教育厅自然科学专项（22JK0458） 西安科技大学优秀青年科技基金 

主　　题：涂层 石墨 碳化硼(B C) 玻璃膜 氧化防护 阻氧机制 

摘      要：目的 研究温度对B4C涂层氧化防护性能和防护机制的影响，得出B4C涂层最佳氧化防护温度范围，以及B4C涂层在不同温度的氧化防护机制演变。方法 以石墨为基体，采用放电等离子烧结法在石墨表面制备B4C涂层，通过不同恒温氧化试验(800、1000、1200、1400℃)和室温至1400℃宽温域动态氧化试验来测试其氧化防护性能，并通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和能谱仪(EDS)对B4C涂层石墨试样氧化前后的物相组成、微观形貌、氧扩散等进行分析。结果 B4C涂层氧化后可生成B2O3玻璃膜，在800、1000、1200、1400℃恒温氧化的防护效率分别为98.43%，98.61%，94.4%和92.8%，在室温至1400℃宽温域动态氧化的防护效率为93.1%。B4C涂层在800℃以下主要依赖结构阻氧，800至900℃由结构阻氧向惰化阻氧转变，900℃以上主要依赖惰化阻氧。1100℃以上，随温度升高B2O3玻璃膜的挥发加剧，B4C涂层惰化阻氧能力减弱。结论 B4C涂层的氧化防护效率随温度上升先增大后减小，结构阻氧机制逐渐降低，惰化阻氧机制先升高后降低。B4C涂层在800至1100 ℃具有良好的氧化防护性能。