Les avions modernes, tels que les vaisseaux spatiaux, les satellites artificiels, les fusées, les missiles et les avions supersoniques, évoluent dans le sens d'une poussée élevée, d'une vitesse élevée et d'une longue distance, ce qui impose des exigences plus élevées en matière de résistance des matériaux à haute température. Par exemple, le cône avant d'une fusée et le bord d'attaque d'une aile d'avion supersonique doivent fonctionner dans un environnement neutre ou oxydant de 2 000 à 2 400 ℃. Cela rend de plus en plus urgent le développement de matériaux à ultra haute température. Les matériaux traditionnels à ultra haute température comprennent principalement les trois types suivants : les matériaux métalliques réfractaires et les composites C/C représentés par le niobium, le tantale, le tungstène et le molybdène, et les matériaux céramiques à ultra haute température (UHTC) représentés par les borures, carbures et métaux de transition. nitrures. Les matériaux métalliques réfractaires ont de bonnes propriétés mécaniques à haute température et sont faciles à traiter et à façonner, mais ils sont faciles à oxyder à haute température. Par exemple, l'alliage de niobium subira une oxydation catastrophique et un effritement dans l'air au-dessus de 400 ℃. Les composites C/C ont une résistance élevée, un module élevé, une bonne ténacité à la rupture et une bonne résistance à l'usure, mais ils sont très sujets à l'oxydation dans l'air au-dessus de 370 ℃.
L'application des deux matériaux à ultra-haute température ci-dessus dans un environnement aéronautique extrême nécessite le développement de revêtements correspondants résistant à l'oxydation à haute température. Le point de fusion des matériaux céramiques à ultra haute température est très élevé, comme le HfB2, qui peut atteindre 3 250 ℃, avec une dureté élevée, une bonne stabilité chimique et une excellente résistance à l'oxydation à haute température [3]. Cette série d'avantages permet aux matériaux céramiques à ultra-haute température non seulement d'être utilisés indépendamment comme matériaux structurels à ultra-haute température, mais ils peuvent également être utilisés comme revêtement anti-oxydation des deux premiers matériaux structurels à haute température. Parmi de nombreux matériaux céramiques à ultra-haute température, les matériaux céramiques à ultra-haute température au borure TiB2, HfB2 et ZrB2 sont considérés comme les matériaux céramiques à ultra-haute température offrant la meilleure résistance à l'oxydation et deviennent un point chaud de la recherche.
I Propriétés physiques des céramiques à ultra haute température au borure
Les matériaux céramiques à ultra haute température Boride ont un point de fusion élevé et une bonne stabilité chimique. Comparés à d'autres matériaux céramiques à ultra-haute température, les matériaux céramiques à ultra-haute température au borure ont une conductivité élevée, une conductivité thermique élevée et une bonne résistance à la corrosion. Dans un environnement d'oxydation à haute température, il subit une réaction d'oxydationMB₂+O₂→MO₂+B₂O₃, et les produits sont la phase vitreuse B2O3 et l'oxyde métallique Mo2. Certaines de leurs propriétés physiques ont été résumées dans le tableau 1.
II Analyse thermodynamique du comportement à l'oxydation des céramiques à ultra haute température au borure
En prenant comme exemple la céramique à ultra haute température TiB Ω, dans des conditions d'oxydation à haute température, TiB Ω peut réagir avec O Ω des manières suivantes. L'énergie libre standard de Gibbs de chaque équation de réaction peut être calculée en se référant au tableau de données thermodynamiques Δ Relation entre go et température T :
Il ressort des figures 1 à 10 que la réaction peut se produire à une température d'oxydation standard (k) inférieure à 17 000. Les conditions cinétiques d'oxydation des matériaux TiB З dans le même environnement sont similaires. Lorsque la température de réaction est comprise entre 500 K et 1 450 K, l'énergie libre standard de Gibbs de la réaction (1) est la plus petite et la tendance à l'oxydation selon la réaction (1) est la plus grande. Lorsque la température dépasse 1 450 K, l'énergie libre standard de Gibbs de la réaction (6) est la plus petite et la tendance à l'oxydation selon la réaction (6) est la plus grande. La réaction (1) et la réaction (6) sont combinées pour obtenir la réaction (11) :
Lorsque la température T = 1450 K, l'énergie libre standard de Gibbs de la réaction (11) est inférieure à 0 et la réaction (11) commence. Cependant, lorsqu'il est oxydé dans l'air réel, le Pb З o З est bien inférieur à la pression atmosphérique standard. D'après la formule isotherme de Van Tehoff :
Rtln (Pb З o ₃ / P) < 0, faire Δ GR = 0, t = 402548,58 / (277,68 - RLN (Pb ν o ₃ / P)), T < 1450 K. donc, dans l'atmosphère d'oxydation de l'air, lorsque la température est inférieure à 1 450 K, la formule de réaction (11) commence à se produire. D’après l’inférence ci-dessus, nous pouvons savoir que les deux réactions suivantes se produisent principalement lorsque les céramiques TiB2 sont oxydées dans de l’air à haute température :
Lorsque la température est basse, la formule de réaction est : TiB З (s) + 5 / 2O З (g) = TiO З (s) + B З o З (L) ; Lorsque la température est élevée, la formule de réaction est : TiB З (s) + 5 / 2O З (g) = TiO З (s) + B З o З (g).
III High temperature protection mechanism of boride ultra high temperature ceramics
The oxidation behavior of boride ultra-high temperature ceramics is different in different temperature ranges. We usually divide the oxidation temperature range into three temperature ranges. Take ZrB З as an example, respectively (1) (2) (3)
(1) T<1000℃；
(2) T = 1 000-1 800 ℃ ;
(3) T>1800℃。
Dans la plage de basses températures de T < 1 000 ℃, la couche d'oxyde est principalement composée d'un squelette d'oxyde métallique réfractaire poreux ZrO ₃ et d'une phase vitreuse b2o ₃. La phase vitreuse B₃o₃ est remplie dans le squelette d'oxyde métallique réfractaire, et la surface de la couche d'oxyde est recouverte d'une couche de phase vitreuse B₃o₃ avec une bonne fluidité. L'oxygène est directement dissous dans la phase vitreuse et diffusé à l'interface entre la matrice et la couche d'oxyde pour la réaction d'oxydation ; Dans la plage de température moyenne de T = 1 000 ℃ - 1 800 ℃, la couche d'oxyde est également principalement composée d'un squelette d'oxyde métallique réfractaire poreux ZrO З et d'une phase vitreuse B З o З, qui est remplie dans le squelette d'oxyde métallique réfractaire. Cependant, à ce stade, la surface de la couche d'oxyde est un squelette d'oxyde métallique réfractaire nu, et l'oxygène atteint d'abord la phase vitreuse à travers le squelette d'oxyde métallique réfractaire à la surface de la couche d'oxyde, puis il se dissout dans la phase vitreuse et se diffuse. à l'interface entre la matrice et la couche d'oxyde pour produire une réaction d'oxydation ; Dans la plage de températures élevées de T > 1 800 ℃, l'oxygène atteint directement l'interface entre la matrice et la couche d'oxyde à travers les trous connectés dans la structure d'oxyde métallique réfractaire.
Les pores de la charpente d'oxyde métallique réfractaire sont remplis de la fluidité du puits de la phase vitreuse B З O3, qui ont toutes deux une faible perméabilité à l'oxygène, ce qui entrave la diffusion de l'oxygène. De plus, la phase vitreuse B З O3 qui s'écoule peut compenser en temps opportun le choc thermique ou empêcher l'oxydation ultérieure des fissures et des trous au cours du processus d'oxydation. Dans le même temps, cette structure en « béton armé » composée d'un « squelette d'oxyde métallique réfractaire + phase vitreuse B З O3 fluide » confère aux céramiques borurées à ultra haute température une excellente résistance aux chocs thermiques. De plus, par rapport à d'autres céramiques à ultra-haute température (céramiques à ultra-haute température au carbure et au nitrure), les céramiques à ultra-haute température au borure forment une pression de vapeur destructrice B З o З à l'interface à une température plus élevée (1950 ℃), brisant à travers la couche protectrice ; La température de pression de vapeur destructrice est de 1 700 ℃ ; Les céramiques nitrurées produisent une pression de vapeur destructrice à une température plus basse.
Nevertheless, the effect of high-temperature oxidation resistance of single-phase boride ultra-high temperature ceramics is not ideal, because at the temperature above 1200 ℃, the evaporation rate of glass phase B ν o ₃ is greater than its generation rate, and oxygen directly oxidizes the matrix through the gap of refractory metal oxide. In order to improve its protection temperature range, scientists all over the world began to dope and modify it to make boride based ultra-high temperature ceramics. By doping 20% SiC into HfB2 ceramic materials, the U.S. Air Force Test Department has obtained boride based ultra-high temperature ceramics with good high-temperature oxidation resistance. The U.S. carborundum company has developed ZrB З + 10% MoSi З composite with better oxidation resistance, which is named "border-z" material. This material shows excellent oxidation resistance in the oxidation environment of 1950 ℃.
IV Sintering Densification of boride based ultra high temperature ceramics
Les méthodes de frittage et de densification des matériaux céramiques à ultra-haute température à base de borure comprennent principalement le frittage sans pression, le frittage par pressage à chaud (HP), le frittage par réaction et le frittage par plasma de décharge (SPS).
1. Méthode de frittage par pressage à chaud
Étant donné que les céramiques à ultra-haute température au borure ont de fortes liaisons covalentes et une faible auto-diffusivité, elles doivent être frittées et densifiées à haute température et haute pression. Dans les premières études, on pensait que les céramiques à ultra-haute température au borure pur pouvaient être frittées et densifiées uniquement à haute température et haute pression de plus de 2000 ℃ et 20-30Mpa. Par exemple, la taille moyenne initiale des particules est de 10 μ. HfB2 de M a été fritté par pressage à chaud à 2 160 ℃ et 27,3 MPa pendant 180 minutes, et la densité était inférieure à 95 %. Plus tard, il a été découvert que la température et la pression de frittage pouvaient également être réduites dans une certaine mesure en réduisant la taille des particules des matières premières. Il est rapporté que lorsque la taille moyenne des particules de ZrB2 est réduite à 2 µM, le frittage à 1900 ℃ et 32 MPa pendant 45 min peut obtenir des céramiques de borure complètement denses. Cependant, une taille moyenne de particules trop petite entravera également le frittage, car la taille des particules est trop petite, la poudre de matière première est facile à oxyder et à former de l'oxyde, ce qui entrave la diffusion et la migration des matériaux dans le processus de frittage.
Dans la littérature de recherche actuelle, il y a peu de choses sur le frittage par pressage à chaud du borure pur, car la température de frittage peut être considérablement réduite et la compacité du frittage peut être améliorée en ajoutant des additifs de frittage. Il existe principalement deux types d’additifs dans le processus de frittage des céramiques à ultra haute température au borure. L'un est constitué d'additifs métalliques, tels que Al, Cr, Ni, etc., et l'autre est constitué d'additifs céramiques dominés par SiC. Il est rapporté que [14] après avoir ajouté du Ni, ZrB2 peut atteindre une densification par frittage à 1 600 ℃ et 20 à 50 MPa. En Chine, Han Wenbo [15] de l'Institut de technologie de Harbin a préparé des composites b4c-zrb2-sic par une méthode de frittage par pressage à chaud avec du B4C comme matrice et du ZrB2 SiC comme additif à une température de frittage de 1900 ℃ et une pression de frittage de 30 MPa ; Xie Zhipeng [16] de l'Université Tsinghua a préparé des céramiques composites (SiC, NTC) / ZrB2 avec d'excellentes propriétés par méthode de frittage par pressage à chaud avec du silicium, du charbon actif et des NTC comme additifs dans des conditions de 1900 ℃ et 30 MPa d'argon.
2. Frittage sans pression
Le frittage sans pression est plus efficace et économique que le frittage par pressage à chaud. Les deux peuvent favoriser la densification du frittage en ajoutant des additifs de frittage et en affinant la granulométrie des matières premières. Des études antérieures suggéraient que le borure pur monophasé ne pouvait pas être densifié dans un environnement de frittage sans pression, mais Baumgartner a fritté de la poudre de TiB2 submicronique dans des céramiques TiB2 avec une densité supérieure à 99 % par frittage sans pression à 2 000 ℃ - 2 100 ℃. Comparée au procédé d'amélioration de la compacité du frittage en affinant la granulométrie des matières premières, le procédé d'ajout d'additifs de frittage est plus simple et efficace.
Dans des études récentes, dans des conditions de frittage sans pression, la densité relative des céramiques ZrB2 préparées par Kida et Segawa a atteint plus de 95 %. Cependant, cette densification par frittage doit être complétée par l'ajout d'additifs de frittage tels que BN (5% en poids), AlN (15% en poids) et SiC (5% en poids). Les céramiques ZrB2 SiC ont été préparées par frittage sans pression à l'Institut de recherche sur les silicates de Shanghai. La poudre de bore a été utilisée comme additif de frittage et frittée à 2 100 ℃ pendant 3 heures. La densité des céramiques ZrB2 SiC était de 100 % ; Zhou Changling [20] et d'autres ont préparé des céramiques multiphasées ZrB2 SiC à base de borure de zirconium par frittage sans pression en ajoutant du YAG comme additif de frittage. Les céramiques obtenues étaient uniformes et compactes avec de bonnes propriétés mécaniques.
3. Frittage réactif
Le principe du frittage réactif est d'utiliser la réaction chimique entre les matières premières pour générer une nouvelle phase avec une stabilité thermodynamique et une densification complète du frittage en même temps. Cela peut grandement améliorer l'efficacité de la production et réduire les coûts, mais en même temps, cela présente l'inconvénient que le processus de réaction n'est pas facile à contrôler et que le grain est relativement grossier. Certains chercheurs étrangers ont comparé la taille des particules de céramiques ZrB2 obtenues par frittage réactif par pressage à chaud et par frittage par pressage à chaud ordinaire. La taille moyenne des particules des céramiques ZrB2 est de 12 avec une poudre brute submicronique dans des conditions de frittage réactif par pressage à chaud à 2100 ℃ μ La granulométrie moyenne des céramiques ZrB З est de 6,5 % dans des conditions de frittage par pressage à chaud à 1900 ℃ μ M ZrB З céramique. Le frittage par réaction présente à la fois les avantages de la synthèse in situ et de la densification par frittage. Il est utilisé pour la préparation au frittage des céramiques composites ultra haute température à base de borure ZrB З - SiC et HFB З - SiC. La formule de réaction est la suivante : 2Zr + Si + B4C → 2zrb З + SiC (12) (2 + X) HF + (1 - x) Si + B4C → 2hfb З + (1 - x) sic + xhfc (13)
Il convient de mentionner que le SiC produit par frittage par réaction in situ peut non seulement réduire considérablement la température de frittage, mais également affecter la microstructure. La température de frittage par réaction est de 1 650 ℃, inférieure à la température de frittage par réaction ordinaire de 2 100 ℃, et le diamètre moyen des grains est de 2 µm. Il est beaucoup plus petit que la taille des particules d'un frittage par réaction ordinaire, 12 µm. Wang Yujin, de l'Institut de technologie de Harbin, a préparé des composites BN ZrB З - ZrO З par le processus de frittage par réaction. Les matières premières telles que la poudre BN, la poudre ZrO З, la poudre B4C, la poudre C, la poudre SiO З et les additifs de frittage ont été conçues en fonction de la composition des composites, et la compacité des composites a atteint plus de 93 % ; De plus, Zhai Yanxia et al. [25] ont obtenu une densité apparente de 2,92 g/cm par frittage réactif à 1560 ℃ pendant 2h dans la proportion de céramique composite B4C/SiC = 0,6 ³ B4C/SiC.
4. Frittage plasma Spark (SPS)
Compared with the previous Sintering Densification methods, spark plasma sintering appeared later, but now it has been widely used in the Sintering Densification of various ultra-high temperature ceramic materials. Monteverde et al. Obtained completely dense HfB2 + 30 vol.% under the heating rate of 30 MPa and 100 ℃ / min and holding at 2100 ℃ for 2 hours SiC composite ceramics. Medri et al. Prepared zrb2-zrc-sic composites by HP and SPS at the same time. Without adding sintering additives, HP can only sinter samples with the highest density of 90% at 1870 ℃, while SPS can obtain fully dense boride composite ceramics at 2100 ℃ for less than 60min.
Zhao Yuan [28] de l'Institut des silicates de l'Académie chinoise des sciences et d'autres ont utilisé la technologie SPS pour préparer des composites ZrB2 SiC avec une densité relative de 98,5 % en utilisant de la poudre de Zr, B4C et Si comme matières premières à 1 450 ℃ et 30 MPa ; Huang Anqi de l'Université de technologie de Pékin et d'autres ont préparé des matériaux céramiques multiphasés sic-tib2 avec différents composants dans des conditions de 1 700 ℃, 50 MPa par procédé SPS, en utilisant SiC comme matrice, TiB2 comme deuxième phase et YAG comme additif de frittage.
V Méthode de préparation du revêtement céramique ultra haute température à base de borure
Les principales méthodes de préparation des revêtements céramiques à ultra-haute température à base de borure sont la méthode d'incorporation, la méthode en suspension, la méthode de dépôt en phase vapeur et la méthode de pulvérisation thermique.
1. Méthode d'intégration
Le revêtement céramique préparé par méthode d’incorporation est plus précoce et la technologie est plus mature. Le processus consiste à placer l’échantillon matriciel dans la poudre solide mélangée. Dans des conditions de température élevée, l'échantillon de matrice et la poudre solide se diffusent, puis des réactions physiques et chimiques complexes se produisent, de manière à former un revêtement sur la surface de la matrice. Le mélange d'enrobage se compose de quatre parties : une matrice, une poudre contenant des éléments de revêtement, un halogénure (NaCl, NaF, etc.), un agent actif (al ν o ₃, B ν o ₃, etc.). Le processus de préparation d'un revêtement à matrice céramique de borure par méthode d'incorporation est simple, le revêtement résultant est relativement dense et fermement lié à la matrice, mais l'épaisseur du revêtement préparé est difficile à contrôler et le revêtement est sujet à des phénomènes inégaux.
Pwang et al. Prepared a layer of ZrB2 SiC / SiC coating on the surface of graphite by embedding method to improve its surface wear resistance and greatly reduce the abrasion rate of graphite surface. J pourasad [et al. Prepared a layer of sic-zrb2 coating on the surface of SiC modified graphite by embedding method and studied its high-temperature oxidation resistance. The research shows that the oxidation weight gain rate is only 1.1% after oxidation for 10 h at 1773 K.
Li Hejun et d'autres ont préparé un revêtement à base de silicium modifié ZrB2 sur la surface des composites carbone/carbone (C/C) par méthode d'incorporation. Le revêtement préparé présente une structure compacte et une bonne résistance à l'oxydation à 1 773 K, 1 873 K et 1 953 K. De plus, la méthode d'incorporation est souvent utilisée pour préparer des revêtements céramiques multicouches multiphases avec d'autres méthodes. Afin d'améliorer la résistance à l'oxydation des composites C/C, Zhang Armed [34] et d'autres ont utilisé la méthode d'incorporation pour préparer la couche de transition SiC du revêtement, la méthode de pulvérisation thermique pour préparer la couche externe zrb2-mosi2 et la méthode de pulvérisation thermique zrb2-mosi2. Un revêtement céramique multiphasé double couche / SiC a été préparé sur la matrice composite C / C, qui a été oxydée pendant 30 h et 10 h à 1 273 K et 1 773 K respectivement. La perte de masse des échantillons de revêtement zrb2-mosi2 / SiC est respectivement de 5,3 % et 3,0 %.
2. Méthode du lisier
Le revêtement céramique à ultra haute température à base de borure est préparé par la méthode en suspension. Tout d'abord, la poudre de borure et le liant (vernis, colle PVB, etc.) sont mélangés à une suspension et appliqués sur la surface du substrat. Le revêtement est formé sur la surface du substrat par frittage en phase solide ou en phase liquide dans un environnement de gaz inerte ou sous vide. Zhang Xiang [et d'autres de l'Université Central South ont préparé des revêtements céramiques à base de ZrB З sur les surfaces de C/C et C/C-SiC respectivement par la méthode du coulis ; Wu Dingxing et d'autres ont combiné la méthode en suspension et la méthode de dépôt chimique en phase vapeur pour préparer un revêtement anti-oxydation composite multicouche de SiC (ZrB З - SiC / SiC). Le revêtement a été oxydé à 1 500 ℃ pendant 25 heures et le poids du revêtement n'a augmenté que de 2,5 %, montrant de bonnes propriétés anti-oxydantes.
3. Méthode de dépôt en phase vapeur
La méthode de dépôt en phase vapeur est principalement divisée en dépôt physique en phase vapeur (PVD) et dépôt chimique en phase vapeur (CVD). Les deux méthodes de dépôt peuvent déposer une couche de revêtement céramique de borure dense avec une combinaison ferme avec le substrat et une épaisseur contrôlable sur la surface du substrat. La méthode PVD consiste à fondre et à évaporer l'ébauche de céramique avec un canon à électrons sous vide, puis à la déposer en phase vapeur sur la surface du substrat pour former un revêtement [38] ; La méthode CVD consiste à vaporiser les matières premières pour synthétiser des céramiques de borure et à les faire réagir chimiquement à la surface du matériau de base, de manière à déposer des films de céramique de borure. Le revêtement céramique à base de borure préparé par la méthode PVD est généralement utilisé sur la surface de divers outils de coupe de métaux. Zhang Shushen a utilisé la technologie de dépôt par pulvérisation magnétron pulsée de haute puissance (hipims) pour déposer un revêtement CRB З sur la surface d'outils en carbure cémenté. Le revêtement présentait (101) une orientation préférée. La composition de la structure de phase était principalement du CrB2 et une petite quantité de Cr. le rapport atomique B/Cr dans le revêtement était de 1,76, et la dureté et le module élastique étaient respectivement de 26,9 ± 1,0 GPa et 306,7 ± 6,0 GPA ; SDS Cruz a déposé une couche de revêtement multiphasé TiB2/DLC sur la surface de l'acier AISI 1095 par la méthode PVD, ce qui non seulement surmonte l'inconvénient de fragilité du revêtement TiB2 monophasé ; Il permet également de remédier à l'inconvénient d'une adhérence insuffisante entre le revêtement DLC et la matrice. M Berger a utilisé la technologie PVD hybride pour combiner le Ti par évaporation par faisceau d'électrons et la pulvérisation magnétron TiB2 afin de préparer un revêtement de haute dureté avec une certaine ductilité. Bien que le revêtement céramique préparé par la méthode PVD soit uniforme et dense et présente une bonne adhésion au substrat, par rapport à d'autres méthodes de préparation de revêtement, son efficacité de dépôt est trop faible pour préparer des revêtements plus épais.
La méthode CVD transforme directement le matériau d'origine en revêtement, ce qui a une efficacité de production supérieure à celle de la méthode PVD. Sun Caiyun a utilisé la technologie CVD et le ticl4-bcl 3-h2 comme système de réaction pour préparer des revêtements TiB2 résistants à l'usure sur la surface de l'acier à faible teneur en carbone et du graphite respectivement ; Y Xiang a combiné la méthode CVD et la méthode en suspension pour préparer un revêtement résistant à l'oxydation à ultra haute température ZrB2 SiC sur la surface des composites C-SiC. Le revêtement préparé présente une excellente résistance à l'oxydation à différentes températures d'oxydation ; Un revêtement céramique polycristallin à base de ZrB2 a été déposé sur la surface du graphite par CVD à 1 200 ℃ avec zrcl4-bcl 3-h2 comme système réactionnel.
4. Thermal spraying method
La méthode de pulvérisation thermique est une méthode de modification de surface prometteuse, qui présente les avantages uniques d'une vitesse de dépôt rapide, d'une épaisseur de revêtement précise et contrôlable, etc. Ces dernières années, elle s'est développée rapidement dans la préparation de revêtements céramiques de borure tels que ZrB2, TiB2 et CrB2. La projection thermique peut être divisée en plusieurs catégories selon les différentes sources de chaleur. À l'heure actuelle, la pulvérisation explosive, la pulvérisation au plasma et la pulvérisation au laser sont couramment utilisées pour préparer des revêtements céramiques au borure. La pulvérisation explosive doit exploser après avoir mélangé de l'oxygène et de l'acétylène dans une certaine proportion. L'énergie libérée au moment de l'explosion fait fondre la poudre de matériau et frappe la surface du substrat à grande vitesse pour former un revêtement. Cheng Xiangyu a préparé le revêtement céramique zr-o-b par pulvérisation par explosion électrothermique. Les matières premières de réaction étaient de la poudre de Zr et de B2O3. Les principaux composants du revêtement étaient le zro2-zrb2 et un composé de zirconium ; SX Hou a préparé un revêtement Mo Si Al par méthode de pulvérisation par explosion électrothermique. Le revêtement a une structure uniforme et dense et une dureté élevée.
La technologie de préparation de revêtements céramiques à base de borure par pulvérisation plasma est relativement mature et stable, et ses rapports émergent les uns après les autres au pays et à l'étranger. Cheng Hanchi [48] a pulvérisé et déposé une poudre composite Al2O3-TiB2 avec un système de pulvérisation plasma à alimentation axiale en poudre à trois cathodes (axial - III) pour obtenir un revêtement TiB2/Al2O3 ; Wang Haijun a préparé un revêtement NiCrBSi à 30 % de mo sur un substrat en alliage al-10si par pulvérisation au plasma supersonique. Le revêtement a une dureté élevée et une bonne résistance à l'usure ; Cagri tekmen a préparé un revêtement de tib2-al2o3 par pulvérisation plasma réactive in situ avec des poudres brutes d'Al-12Si, B2O3 et TiO2 ; Iozdemir [51] a préparé une couche de revêtement composite Al-12Si/TiB2/h-BN sur la surface de l'aluminium par pulvérisation plasma atmosphérique, et le revêtement a une bonne résistance à l'usure.
La pulvérisation laser, également connue sous le nom de revêtement laser, fait fondre rapidement la poudre de revêtement et fait fondre en même temps la microzone à la surface du substrat. Le revêtement et le substrat forment une combinaison métallurgique solide. La pulvérisation laser ne se limite pas au matériau de revêtement. Il s'agit d'une méthode de préparation idéale du revêtement céramique à ultra-haute température au borure. Chun g a préparé une couche de revêtement composite à base de Ni renforcé ZrB2 sur la surface du titane pur par revêtement laser. En conséquence, la résistance à l’usure et la dureté de la surface du titane pur ont été considérablement améliorées ; T Simsek a préparé une couche de revêtement ZrB2 sur la surface de l'acier à faible teneur en carbone par revêtement laser CO2. Le revêtement était uniforme et compact, sans fissures ni trous. Cependant, à l’heure actuelle, la technologie du revêtement laser n’est pas mature. En raison de la vitesse de chauffage et de refroidissement extrêmement rapide, le gradient de température et le coefficient de dilatation thermique des matériaux de revêtement et de matrice sont différents, ce qui peut conduire à la formation de microfissures et de trous dans le processus de revêtement et affecter la qualité du revêtement.
Vi Prospect
En tant que matériau antioxydant à ultra-haute température avec un point de fusion élevé, les céramiques de borure à ultra-haute température ont de larges perspectives d'application dans le domaine de l'aérospatiale. Cependant, on est encore loin d’une production et d’une application industrielles à grande échelle. En tant que matériau structurel, les céramiques à ultra haute température au borure présentent des problèmes tels que la fragilité et un frittage et une densification difficiles. En tant que matériau de revêtement, les céramiques à ultra haute température au borure présentent des problèmes tels qu'une inadéquation du coefficient de dilatation thermique avec la matrice composite C/C et la matrice métallique réfractaire, et des fissures se produisent facilement lors du processus d'utilisation du revêtement. Les futures orientations de recherche sur les céramiques à ultra-haute température au borure sont :
(1) The Sintering Densification Technology was optimized by doping single-phase boride ultra-high temperature ceramics.
(2) Développer de nouveaux processus et méthodes de préparation de revêtements et préparer des revêtements céramiques à ultra haute température à base de borure avec une bonne adhérence, uniformité, continuité, compacité et une excellente microstructure et propriétés.
