硅的来源，以气相沉积法在碳/碳复合材料表面产生碳化硅的复盖层【8】。本实验选择了热处理 方法，在碳/碳复合材料的表面渗硅以形成SC复盖层。并在高温条件下进行烧损破坏性试 验，以检验复盖层的抗氧化能力。 1 试验方法 碳化硅能在1400°C的高温下在空气中长时间地使用，即碳化硅具有良好的抗高温氧化 性能。因而本试验方案是在碳/碳复合材料表面上，通过高温化学处理以形成抗高温氧化的 碳化硅复盖层。 生成碳化硅的反应式 Si(固)+C(石墨)一SiC(固) 反应的自由给变化△G与温度T的关系式【4们 △G9=-63800+7.15T,J/mol 右方第一项是1个较大的值，基本上决定了硅与碳相接触生成碳化硅的可能性。温度升高虽 使△G值向正方向变化。但在渗硅的工作温度范围内，△G值变化不大，使△G总是一个较大 的负值。热力学分析表明，这一反应能自发进行。 多相化学反应，其过程中最缓慢的环节，一般都是扩散。扩散系数D和温度T通常呈指 数关系。 D=Ae形 温度的增加，会大大地增加硅在固相碳/碳复合材料中的扩散速度。提高温度会使动力学的 有利条件超过热力学的不利条件。使碳/碳复合材料表面在较短时间内形成碳化硅表面层。 1.1渗制碳化硅复盖层 本试验采用固体粉末渗硅法，渗硅剂是由58%硅粉，40%氧化铝粉及2%氯化铵组成的 混合物【)。其中氧化铝的作用是为防止硅粉烧结，氯化铵是催化剂，以增加碳化硅的生成速 度。将粉末按比例秤取后，充分地混匀，在 300~400°C条件下预烧3h,以除去水分，放 入干燥器中冷却。 碳/碳复合材料试样切割为边长约1.2cm 的立方体。埋人盛有渗硅粉末的小坩埚中。将 小坩埚倒覆在大坩埚内，如图1。在小坩埚外 围充以不加氯化铵的硅粉和氧化铝粉末。在上 面铺上一层铁粉。若有高温空气进人时，铁粉 图1渗硅装置 会先氧化，以保证坩埚内的还原气氛。然后在 1快板2水玻璃密封3还原快粉4Si粉+ 顶部加上盖板，用水玻璃封住。 A120,粉5大坩埚6小坩埚7样品8混合粉末 Fig.1 Silicizing apparatus 将大坩埚分别在885~1100°C诸不同温度 的马弗炉中恒温处理，使渗硅材料与碳/碳复 498硅的来源 ， 以气相 沉积法在碳 碳 复合材料表面产生碳化 硅的 复盖层 〔 ’ 。 本实验选择了热处理 方法 ， 在碳 碳 复合材料的表面渗 硅 以形 成 复盖层 。 并在高温 条件下 进行 烧 损破 坏性试 验 ， 以检验 复盖层的抗氧 化能力 。 试验方法 碳化硅能在 ” ” 。 的高温下在空气中长时 间地使 用 ， 即碳化 硅具代良好 的 抗 高温氧化 性能 。 因而 本试验方案是在碳 碳复合材料表面上 ， 通过高温化学处理 以形 成 抗高温氧化的 碳化 硅复盖层 。 生成碳化硅的反 应式 固 石 墨 一 固 反 应的 自由烩 变化 △‘ 协 与温度 的关 系式 【 】 协 一 ， 右方第一项 是 个较大 的值 ， 基 本上 决定 了硅 与碳相 接触生 成碳化硅 的可 能性 。 温度升高虽 使△ 值 向正 方 向变化 。 但在渗硅 的工 作温度范 围 内 ， △ 值变化 不 大 ， 使 △ 总是 一个较 大 的 负值 。 热 力学 分析表明 ， 这 一反 应能 自发进行 。 多相化学 反 应 ， 其过程 中最缓慢的 环 节 ， 一般 都 是 扩散 。 扩散 系数 和温度 通常 呈指 数关 系 。 仑 温度 的增加 ， 会大 大地增加 硅在 固相碳 碳 复合材料 中的扩 散速度 。 提 高温度 会 使动力学 的 有利条件超过 热力学 的不 利 条件 。 使 碳 碳复合材料 表面在较短 时 间 内形成碳化 硅 表面层 。 渗制碳化硅复盖层 本试验采用 固体粉 末渗硅 法 ， 渗硅剂是 由 硅粉 ， 氧 化铝 粉 及 氯化 钱 组 成的 混 合物 〔 ” 。 其中氧化铝 的作 用是 为防止硅粉烧结 ， 氯化 钱是催化剂 ， 以增加 碳化硅 的生成速 ’ 竺 户 甘 ，叫 图 渗 硅 装置 铁板 水玻确密封 还 原 铁 粉 粉 卜 。 ，粉 大增垠 小 柑垠 样品 混 合粉末 乞 度 。 将粉末按 比例秤 取后 ， 充 分 地 混 匀 ， 在 一 条 件下 预 烧 ， 以 除去 水 分 ， 放 人千燥器 中冷 却 。 碳 碳 复合材料试样切 割为边 长 约 的立方体 。 埋 人盛 有渗硅 粉 末的小 增塌 中 。 将 小 柑祸 倒覆在 大增涡 内 ， 如 图 。 在小 增涡外 围充 以不加 氯化铁 的硅粉和氧化铝粉末 。 在上 面铺上 一层 铁粉 。 若 有高温空气进 入时 ， 铁粉 会先氧化 ， 以保 证增祸 内的还原气氛 。 然 后在 顶 部加上盖板 ， 用水玻璃 封住 。 将 大柑祸 分别在 诸不同温度 的马 弗炉 中恒温处 理 ， 使渗硅材 料与 碳 碳复 公吕