● 摘要
Yb2Si2O7在环境障涂层材料方面具有潜在的应用，可以保护硅基非氧化物陶瓷在高温下使用。涂层的应用需要从其显微结构设计、调控入手，才能最终获得综合性能较好的涂层，更好的保证硅基非氧化物陶瓷材料能够在更高温度应用于高温热端部件。
本文通过溶胶-凝胶法制备SiO2凝胶，将Yb2O3粉体和SiO2凝胶粉体通过固相反应法制备出单相的b-Yb2Si2O7粉体。将Yb2Si2O7粉体与SiC粉体按照1:1的体积比例混合均匀，然后将混合粉体和Yb2Si2O7粉体分别进行喷雾造粒。结合扫描电子显微镜（SEM）及粗糙度仪分别对基体粗化后的形貌及粗糙度进行分析，确定喷涂基体的粗化工艺。采用等离子喷涂在SiC基体表面制备体系包括过渡层（Yb2Si2O7+SiC）和表面层（Yb2Si2O7）的涂层，通过SEM对所制备的涂层结构进行研究，确定较合适的过渡层厚度。通过X射线衍射（XRD）对热处理前后表面层的物相进行检测，确定合适的热处理工艺。结合SEM探讨热处理工艺对涂层组织的影响。对涂层进行耐热侵蚀性能检测，结合SEM及EDS对经过热震后的涂层的显微组织及成分进行分析。
研究结果表明：喷雾造粒后的粉体颗粒球形度较好，尺寸均匀。化学腐蚀法（880 oC，Na2CO3）相比于喷砂法对基体粗糙度有较大的提高，涂层与基体的结合情况具有明显的改善，确定了腐蚀时间为10 h。涂层中间层呈疏松状，内部含有较多的孔隙，导致涂层内部结合较差。表面层较过渡层更致密，但是表面层中也存在一些形状近似为球形或者长条形的孔隙，同时还存在一定量微裂纹。过渡层和表面层都分为完全熔化和不完全熔化的区域。等离子喷涂制备的涂层的晶化程度较差，含有非晶相，热处理后，涂层完全晶化，出现Yb2SiO5相的衍射峰，过渡层和表面层都更加致密，确定了涂层的热处理工艺为在1300 oC的Ar中保温4 h。热处理对涂层与基体的结合有一定改善。涂层过渡层越厚，抗热震性能越差。高温时过渡层中的SiC发生活性氧化，形成富碳区域。由于过渡层中的石墨及纳米SiC的韧性较好，能够阻止裂纹的延伸。