田 蔚1，李叙华2，张宏亮3，王坤杰1，张兆甫1
(1. 西安航天复合材料研究所，陕西 西安 710025；2. 航天动力技术研究院，陕西 西安 710025；3. 空军装备部驻西安地区第八军事代表室，陕西 西安 710065)
摘 要：为提高面向等离子体C基材料耐侵蚀性能，通过化学气相沉积工艺在碳/碳复合材料(C/C)表面制备了一系列TiC/C复合涂层。分别通过扫描电子显微镜(SEM)和X射线光电子能谱(XPS)表征了HT-7托卡马克中长脉冲等离子体放电后的不同涂层表面的微观结构和成分变化。结果表明，在富C的TiC/C涂层中观察到明显的侵蚀坑洞，但未发现裂纹。相反在纯TiC涂层中未观察到明显的侵蚀凹坑，但是观察到大的裂纹。基于这些结果，进一步设计制备了TiC/C功能梯度材料，并通过有限元计算了梯度材料内残余的热应力和变形，结果表明，引入TiC/C作为过渡层可显着降低材料内残余热应力，其最大值降低至474 MPa，同时变形程度大大降低，这有利于避免形成大的裂纹和杂质进入等离子体环境。
关键词：碳化钛涂层；裂解碳；功能梯度材料；有限元分析