SiC辐照损伤对耐高温氧化性能的影响

TL341%O433.4%O774; 碳化硅(SiC)材料在高温氧化时会生成SiO2保护膜,但经辐照后高温氧化,材料结构和氧化速率会发生变化,影响材料性能.为研究其晶格损伤与氧化规律之间的关系,利用6H-SiC单晶片和烧结SiC多晶片,开展了在室温下经过能量为5 MeV、注量为5×1014 cm-2的Xe20+离子辐照后再进行1300℃氧化1 h的实验.利用X射线衍射、拉曼光谱、傅里叶变换红外光谱、扫描电镜、透射电镜进行表征,对比了不同晶型的SiC氧化前后辐照与未辐照区域.结果显示:辐照破坏了晶格有序度,造成了晶格损伤,这些损伤在氧化过程中促进了多种SiO2基团的形成;生成的SiO2形成氧化层...

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Published in原子能科学技术 Vol. 56; no. 1; pp. 159 - 167
Main Authors 宋杰, 廖庆, 李炳生, 冯棕楷, 杨俊源
Format Journal Article
LanguageChinese
Published 西南科技大学 国防科技学院,四川 绵阳 621010%西南科技大学 环境友好能源材料国家重点实验室,四川 绵阳 621010%西南科技大学 材料科学与工程学院,四川 绵阳 621010 20.01.2022
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SiC;辐照损伤;高温氧化
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ISSN1000-6931
DOI10.7538/yzk.2021.youxian.0478

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Summary:TL341%O433.4%O774; 碳化硅(SiC)材料在高温氧化时会生成SiO2保护膜,但经辐照后高温氧化,材料结构和氧化速率会发生变化,影响材料性能.为研究其晶格损伤与氧化规律之间的关系,利用6H-SiC单晶片和烧结SiC多晶片,开展了在室温下经过能量为5 MeV、注量为5×1014 cm-2的Xe20+离子辐照后再进行1300℃氧化1 h的实验.利用X射线衍射、拉曼光谱、傅里叶变换红外光谱、扫描电镜、透射电镜进行表征,对比了不同晶型的SiC氧化前后辐照与未辐照区域.结果显示:辐照破坏了晶格有序度,造成了晶格损伤,这些损伤在氧化过程中促进了多种SiO2基团的形成;生成的SiO2形成氧化层,由于与SiC基体热膨胀系数的差异,以及重结晶作用,导致碳化硅产生内应力,使氧化膜破裂;截面TEM图像显示,辐照引起的层错致使氧化程度加深,这是导致氧化速度加快的重要原因.
ISSN:1000-6931
DOI:10.7538/yzk.2021.youxian.0478