通過CVD製備的WSi2/β-SiC納米複合塗層

WSi₂/β-SiC納米複合塗層可通過兩步化學氣相沉積（CVD）工藝獲得的。EPMA結果顯示，碳化物塗層由WC層和W₂C層組成，相應的厚度分別為2和17µm。隨後在1200℃下矽化30分鐘，得到了厚度約為50µm的WSi₂層。

作為比較，在相同的條件下，在W表面獲得了純的WSi₂塗層。在純WSi₂塗層中，可以清楚地觀察到典型的柱狀晶體結構和一個薄的過渡層。然而，通過兩步沉積工藝製備的納米複合塗層在組成上更加密集和均勻。該納米複合塗層從外到內主要由WSi₂層、β-SiC層、WC層和W5Si₃層組成。所有的塗層均呈現明顯的縱向裂紋，這是由於冷卻過程中熱應力的釋放和塗層與基體之間的CTE不匹配造成的。

與氧化前相比，W₅Si₃層的厚度明顯增加，這是由於在氧化過程中WSi₂層和襯底之間的相互擴散造成的。此外，在氧化後的塗層表面觀察到大量的裂紋、孔隙和其他缺陷。這主要是由於在氧化過程中產生了揮發性的WO₃。

XTEM結果顯示，WSi₂/β-SiC納米複合塗層的氧化層主要由SiO₂和少量的WO₃組成。在氧化層和WSi₂層之間觀察到W₅Si₃顆粒。這意味著氧原子已經穿透了氧化層，並引起了WSi₂層的一定程度的氧化。與1000℃下的氧化相比，在高溫氧化下，介面層的厚度進一步增加，並且在表面觀察到了純SiO₂層。這表明塗層表面產生的WO₃已經完全蒸發，在氧化層的底部觀察到連續的W₅Si₃層。

參考來源: Fu T, Cui K, Zhang Y, et al. Oxidation protection of tungsten alloys for nuclear fusion applications: A comprehensive review[J]. Journal of Alloys and Compounds, 2021, 884: 161057.

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