SiC气凝胶材料表面ZrB2陶瓷涂层的制备及抗氧化性能研究

doi:10.3969/j.issn.1001-1935.2025.02.010

耐火材料 ›› 2025, Vol. 59 ›› Issue (2): 144-148.DOI: 10.3969/j.issn.1001-1935.2025.02.010

SiC气凝胶材料表面ZrB₂陶瓷涂层的制备及抗氧化性能研究

马昭蕊^1,2), 孙小飞²⁾, 刘广华³⁾, 赵世贤²⁾, 丛鹤地^1,2), 王刚²⁾

1)郑州大学材料学院河南郑州 450000
2)中钢集团洛阳耐火材料研究院有限公司先进耐火材料全国重点实验室河南洛阳 471039
3)中国联合重型燃气轮机技术有限公司北京 100045

收稿日期:2024-08-26 出版日期:2025-04-15 发布日期:2025-04-14
通讯作者: 孙小飞,男,1981年生,博士,正高级工程师。E-mail:sunxf@lirrc.com
作者简介:马昭蕊:女,1999年生,硕士研究生。E-mail:765532442@qq.com
基金资助:
河南省重点研发项目(221111231100)。

Preparation and oxidation resistance of ZrB₂ ceramic coatings on surface of SiC aerogel

Ma Zhaorui, Sun Xiaofei, Liu Guanghua, Zhao Shixian, Cong Hedi, Wang Gang

First author’s address:School of Materials Science and Engineering,Zhengzhou University,Zhengzhou 450000,Hennan,China

Received:2024-08-26 Online:2025-04-15 Published:2025-04-14

摘要/Abstract

摘要： 为提高SiC气凝胶材料的高温抗氧化性能,将ZrB₂粉末与硅溶胶以7∶3的质量比配制陶瓷浆料,采用浸蘸法涂覆在SiC气凝胶表面,400 ℃保温2 h得到了ZrB₂抗氧化陶瓷涂层,对制备得到的涂层材料分别在600、800、1 000和1 200 ℃保温2 h热处理,研究了试样的耐压强度和抗氧化性能。结果表明:ZrB₂涂层可为SiC气凝胶提供有效的抗氧化防护。氧化初期形成连续致密的B₂O₃玻璃液相层;随热处理温度升高,两种氧化产物SiO₂与ZrO₂反应生成的ZrSiO₄可封填涂层中B₂O₃挥发产生的孔洞,有效提高材料抗氧化性能。含ZrB₂涂层的SiC气凝胶材料的耐压强度随热处理温度升高而增大,在1 200 ℃时最大,为0.82 MPa,此时的抗氧化性最好。

关键词: ZrB₂陶瓷涂层, SiC气凝胶, 料浆浸蘸法, 耐压强度, 抗氧化性能

Abstract: In order to improve the high-temperature oxidation resistance of SiC aerogel materials,a ceramic slurry was prepared by mixing ZrB₂ powder and silica sol at a mass ratio of 7∶3.The slurry was then coated on the surface of the SiC aerogel using the dip-coating method.After heat treatment at 400 ℃ for 2 h,an anti-oxidation ZrB₂ ceramic coating was obtained.The prepared coating materials were heat-treated at 600,800,1 000 and 1 200 ℃ for 2 h,respectively,and the compressive strength and oxidation resistance were investigated.The results show that the ZrB₂ coating can provide effective anti-oxidation protection for the SiC aerogel.In the initial stage of oxidation,a continuous and dense B₂O₃ glassy liquid phase layer is formed.With the temperature rising,ZrSiO₄,which is generated by the reaction between the two oxidation products SiO₂ and ZrO₂,can fill the pores formed by the volatilization of B₂O₃ in the coating,effectively improving the oxidation resistance of the material.The compressive strength of the ZrB₂/SiC aerogel composite increases with the temperature rising,reaching a maximum of 0.82 MPa at 1 200 ℃ and performing the best oxidation resistance.

Key words: ZrB₂ ceramic coating, SiC aerogel, slurry dipping method, compressive strength, oxidation resistance

中图分类号:

TB332

马昭蕊, 孙小飞, 刘广华, 赵世贤, 丛鹤地, 王刚. SiC气凝胶材料表面ZrB₂陶瓷涂层的制备及抗氧化性能研究[J]. 耐火材料, 2025, 59(2): 144-148.

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