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SiCf/SiC CMC的水氧腐蚀

时间:2021-04-26 22:57:37  来源:  作者:

众所周知,随着涡轮发动机的推重比增大,涡轮发动机的工作温度也会相应提高,当推重比大于10时,涡轮前进口温度将会达到1600K,甚至更高的温度。尽管碳化硅纤维复合材料拥有良好的高温稳定性和抗热震性能,但在涡轮发动机严峻的高温工作环境中,除了面临大量的熔盐腐蚀、燃气及砂石冲击和热冲击外,大量存在的水蒸气和氧气将会急速腐蚀Sic基体材料,大大的降低其服役寿命,生成易挥发的SiOH4,严重限制其在高性能燃机中的应用,尽管在部件材料表面存在较薄的SiO2抗氧化层,但仍然无法长时间服役,反应如下:

 

研究表明,先进的涡轮发动机SiC高温零部件在大于10000h的实际高温服役腐蚀过程中,失重降解速率大于1um/h,如图1,为Elizabeth J.Opila1200下对CVD SiC进行长时间的腐蚀,气体流速为4.4cm/s,随着腐蚀气氛中水蒸气含量和腐蚀时长的增加,SiC表面的气孔和气泡的数量显著增加。在90%H2O 64h的腐蚀条件下,SiC已经被严重腐蚀。故对Si基陶瓷材料采取必要的高温防护是其在高性能热机上应用的前提条件。

 

1 不同水蒸气分压下CVD SiC1200下的表面形貌


 

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