时晓婷，高希光，钟 毅

（1.南京航空航天大学能源与动力学院，航空发动机热环境与热结构工业和信息化部重点实验室，南京 210016；2.南京航空航天大学能源与动力学院，江苏省航空动力系统重点实验室，南京 210016；3.中国海诚工程科技股份有限公司，上海 200031）

碳化硅（SiC）陶瓷材料在1 000 ℃以上具有耐磨损、耐腐蚀、机械性能优等特点，其制备的陶瓷基复合材料（Ceramic matrix composites，CMCs）轻质、耐高温、高强韧，现已广泛应用于航空航天领域，成为先进发动机热端部件最具有潜力的替代材料。但SiC 在900～1 700 ℃的高温足氧环境下将与氧气发生被动反应［1］，表面形成SiO2氧化物，影响SiC 的高温力学性能。研究表明，SiO2在SiC 上的生长由氧气通过氧化物的扩散控制［2］。因此，研究氧在高温熔融SiO2中的扩散规律，对于判断氧气到达未氧化界面的速率、反映氧化膜的保护作用都具有重要的理论意义。同时，确定扩散系数的经验公式，可用于求解结构件中的氧化程度，为SiC‑CMCs 在航空发动机上的工程应用提供计算所需的初始参数。

扩散系数作为描述扩散过程的一个重要参数，其测定主要有实验、经验公式和理论计算3 种方法。Norton［3］采用由球壁分隔的渗透室、电容、质谱仪设备等测定了950～1 080 ℃范围内氧气在玻璃状石英内的扩散系数。为保证实现真正的扩散而非脱气，需实时观测气体压强并保证稳态流。试验结果较好地拟合了Arrhenius 图。Sucov［4］根据气体交换技术，利用18O 同位素示踪法及质谱仪，测定了925～1 225 ℃温度范围内氧离子在玻璃状石英中的扩散率，并用Arrhenius 方程描述了实验测量结果。……