بررسی تاثیر پارامترهای مختلف بر سینتیک رسوب‌دهی پوشش SiC اعمال شده به روش CVD بر روی کامپوزیت کربن - کربن

فرآیندهای نوین در مهندسی مواد

مقاله 15، دوره 10، شماره 1 - شماره پیاپی 36، خرداد 1395، صفحه 159-167   

نوع مقاله: علمی-پژوهشی

نویسندگان

ناصر حسینی¹؛ حسین آقاجانی^{* 2}

¹کارشناسی ارشد، گروه مهندسی مواد، دانشگاه تبریز، تبریز

²استادیار، عضو هیئت علمی، گروه مهندسی مواد، دانشگاه تبریز

چکیده

در این پژوهش پس از اعمال پوشش SiC به روش رسوب­دهی شیمیایی فاز بخار (CVD) بر روی کامپوزیت کربن-کربن، به بررسی تاثیر پارامترهای مختلف بر سینتیک رسوب­دهی پرداخته شده است. به­منظور بررسی فازی پوشش SiC از آنالیز XRD، ریز ساختار کامپوزیت کربن-کربن قبل و پس از اعمال پوشش SiC از آنالیز SEM و بررسی فرآورده­های جانبی فرآیند از آنالیز EDS استفاده شده است. بر این اساس تاثیر پارامترهای دما، ترکیب گاز ورودی، زمان و موقعیت نمونه در رآکتور بر سرعت رسوب­دهی بررسی شد. نتایج نشان می­دهد با تغییر پارامترهای رسوب­دهی با توجه به تغییر مکانیزم رسوب­دهی، سرعت آن تحت تاثیر قرار می­گیرد. همچنین تصاویر SEM نشان می­دهد اندازه بلورهای SiC و ضخامت پوشش در شرایط بهینه رسوب­دهی به ترتیب حدود nm 300 و mμ3 است. در نهایت، تصویر SEM سطح کامپوزیت کربن-کربن قبل و بعد از اعمال پوشش SiC مقایسه شده است.

کلیدواژه‌ها

CVD؛ کامپوزیت کربن-کربن؛ پوشش SiC؛ سینتیک

مراجع

[1]     Delhaes, “Pierre, Fibers and Composites World of Carbon”, Taylor & Francis Routledge, Vol. 2, France, 2003.

 

[2]     M. Inagaki, “New Carbons: Control of structure and Functions”, Elsevier Science Ltd, Japan 2000.

 

[3]     T. D. Burchell, “Carbon materials for advanced Technologies”, Elsevier Science Ltd, USA, 1999.

 

[4]     R. Luo, T. Liu, J. Li, H. Zhang, Zh. Chen&  G. Tian, Thermop hysical properties of carbon/carbon composites and physical mechanism of thermal expansion and thermal conductivity, Carbon, Vol. 42, pp. 2887–2895, 2004.

 

[5]     H. Liu, Zh. Jin, Zh. Haob & X. Zeng, Improvement of the mechanical properties of two-dimensional carbon/carbon composites, Materials Science and Engineering, Vol. 483–484A, pp. 316–318, 2008.

 

[6]     Sh. Sh.Tzeng & J. H. Pan, “Densification of two-dimensional carbon/carbon composites by pitch impregnation”, Materials Science and Engineering, Vol. 316A, pp. 127–134, 2001.

 

[7]     M. P. Bacos, “Carbon-carbon composites: oxidation behavior and coatings protection”, Journal de Physique, Vol. 111, pp. 1895-1903, 1993. 

 

[8]     J. R. Strife, “Protective Coating for Carbon-Carbon Composites”, in: ASM Hand Book, Surface Engineering, Vol. 5, pp. 2337- 2347, 1994.

 

[9]     J. Don, M. A. Wright & J. He, “Investigation of Oxidation protection Systems for Carbon-Carbon Composites: formed by chemical vapor deposition and plasma-assisted chemical vapor deposition technique”, Air Force Office of Scientific Research, Vol. 0122, 1991.

 

[10] G. A. Kravetskii, T. D. Firsova & S. A. Kolesnikov, “Composite Refractory Protective Coatings for Carbon-graphite Materials, Refractories and Industrial Ceramics”, Vol. 49, No. 6, 2008.

 

[11] M. P. Bacos, “Carbon-carbon composites: oxidation behavior and coatings protection”, Journal De Physique, Vol. 3, pp. 1895-1903, 1993.

 

[12] P. Hu, K. Gui, Y. Yang, Sh. Dong & X. Zhang, “Effect of SiC content on the Ablation and Oxidation Behavior of ZrB2-Based Ultra High Temperature Ceramic Composite”, Materials, Vol. 6, pp.1730-1744, 2013.

 

[13] S. Jayarman, J. E. Gerbi, Y. Yang, D. Y. Kim, A. Chatterjee, P. Bellon, G. S. Girolami, J. P. Chevalier & J. R. Ableson, “HfB2 and Hf-B-N hard coatings by chemical vapor deposition”, surface & Coatings Technology, Vol. 200, pp. 6629-6633, 2006.

 

[14] S. Wei, X. Xiang, H. Bai-yun, L. Guo-dong, Zh. Hong-bo, Ch. Zhao-ke & Zh. Xiang-Lin, “ZrC ablation protective coating for carbon/carbon composites”, carbon, Vol. 47, pp. 3365-3380, 2009.

 

[15] Y. K. Kim & J. Y. Lee, “The effect of SiC co deposition on the oxidation behavior of carbon/carbon composites prepared by chemical vapor deposition”, Carbon, Vol. 31, pp. 1031-1038, 1993.

 

[16] X. Qiang, H. Li, Y. Zhang, Q. Fu, J. Wei & S. Tian, “A modified dual-layer SiC oxidation protective coating for carbon/carbon composites prepared by one-step pack cementation”, Corrosion Science, Vol. 53, pp. 523–527, 2011.

 

[17] X. Qiang, H. Li, Y. Zhang, Q. Fu, J. Wei & S. Tian, “A modified dual-layer SiC oxidation protective coating for carbon/carbon composites prepared by one-step pack cementation”, Corrosion Science, Vol. 53, pp. 523–527, 2011.

 

[18]    م. یاری، م. مجتهدزاده و ع. افشار، "تاثیر زمان لایه‌نشانی بر خواص ساختاری و فیزیکی پوشش‌های کربنی لایه‌نشانی شده با روش کندوپاش مگنترونی"، فصلنامه علمی پژوهشی مهندسی مواد مجلسی، سال پنجم، شماره دوم، تابستان 1390.

 

[19]    م. رستمی، ر. ابراهیمی و ا. ساعتچی، "اثر افزایش مقدار نانوذرات SiC بر سختی پوشش‌های نانوکامپوزیتی Ni-SiC-Gr حاصل از آبکاری الکتریکی"، فصلنامه فرآیندهای نوین در مهندسی مواد، سال ششم، شماره اول، بهار 1391.

 

[20] Pierson, H. O. Handbook of Chemical Vapor Deposition (CVD): Principles, Technology, and Applications, Noyes Publications/William Andrew Pub, New Mexico, 1999.

 

[21] C. Jones & M. L. Hitchman, “Chemical Vapor Deposition: Precursors, Processes and Applications”, Royal Society of Chemistry, Glasgow, 2008.

 

[22] K. L. Choy, “Chemical vapour deposition of coatings”, Progress in Materials Science, Vol. 48, pp. 57–170, 2003.

 

[23]    ح. ملکی قلعه، ح. آقاجانی، م. محمودی، م. م. برجسته و ح. زمانی، "بررسی اتلاف حرارتی پوشش سد حرارتی نانوساختار ساخته شده به روش EPD"، فصلنامه علمی پژوهش فرآیندهای نوین در مهندسی مواد، سال هشتم، شماره دوم، تابستان 1393.

 

[24] Y. Yan & Z. Weigang, “Kinetic and Microstructure of SiC Deposited from SiCl4-CH4-H2”, Chinese Journal of Chemical Engineering, Vol. 17, pp. 419-426, 2009.

 

[25] Y. J. Lee, D.J. Choi, J.Y. Park & G.W. Hong, “The effect of diluent gasses on the gasses on the growth behavior of CVD SiC films with temperature”, journal of materials science, Vol. 35, pp. 4519–4526, 2000.

 

[26] Y. Long, A. Javed, Z. k. chen, X. Xiong & P. Xiao, “Deposition Rate, Texture, and Mechanical Properties of SiC coatings Produced by Chemical Vapor Deposition at Different Temperatures”, International Journal Applied Ceramic Technology, Vol. 10, pp. 11-119, 2013.