通过CVD制备的WSi2/β-SiC纳米复合涂层

WSi₂/β-SiC纳米复合涂层可通过两步化学气相沉积（CVD）工艺获得的。EPMA结果显示，碳化物涂层由WC层和W₂C层组成，相应的厚度分别为2和17µm。随后在1200℃下硅化30分钟，得到了厚度约为50µm的WSi₂层。

作为比较，在相同的条件下，在W表面获得了纯的WSi₂涂层。在纯WSi₂涂层中，可以清楚地观察到典型的柱状晶体结构和一个薄的过渡层。然而，通过两步沉积工艺制备的纳米复合涂层在组成上更加密集和均匀。该纳米复合涂层从外到内主要由WSi₂层、β-SiC层、WC层和W5Si₃层组成。所有的涂层均呈现明显的纵向裂纹，这是由于冷却过程中热应力的释放和涂层与基体之间的CTE不匹配造成的。

与氧化前相比，W₅Si₃层的厚度明显增加，这是由于在氧化过程中WSi₂层和衬底之间的相互扩散造成的。此外，在氧化后的涂层表面观察到大量的裂纹、孔隙和其他缺陷。这主要是由于在氧化过程中产生了挥发性的WO₃。

XTEM结果显示，WSi₂/β-SiC纳米复合涂层的氧化层主要由SiO₂和少量的WO₃组成。在氧化层和WSi₂层之间观察到W₅Si₃颗粒。这意味着氧原子已经穿透了氧化层，并引起了WSi₂层的一定程度的氧化。与1000℃下的氧化相比，在高温氧化下，界面层的厚度进一步增加，并且在表面观察到了纯SiO₂层。这表明涂层表面产生的WO₃已经完全蒸发，在氧化层的底部观察到连续的W₅Si₃层。

参考来源: 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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