[發(fā)明專利]一種用于連續(xù)纖維增強(qiáng)的熱結(jié)構(gòu)復(fù)合材料的多層高溫涂層及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610371600.8
• 申請(qǐng)日: 2016-05-30
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN106757020B
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-04-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 羅瑞盈
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京航空航天大學(xué)
• 主分類號(hào): C23C28/04
• 分類號(hào): C23C28/04
• 代理公司: 北京酷愛(ài)智慧知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司11514
• 代理人: 趙永輝

1.一種用于連續(xù)纖維增強(qiáng)的熱結(jié)構(gòu)復(fù)合材料的多層高溫涂層，其特征在于，所述涂層自基體向外依次包括硅粘結(jié)層、梯度莫來(lái)石層、YSZ層和二硅酸鐿層；

所述硅粘結(jié)層的厚度為40～60μm，所述梯度莫來(lái)石層的厚度為110～140μm，所述YSZ層的厚度為120～140μm，所述二硅酸鐿層的厚度為140～170μm；

所述YSZ材料為ZrO₂和Y₂O₃組成的混合物，其中，所述Y₂O₃的質(zhì)量占所述混合物總質(zhì)量的比例為6％～8％；所述二硅酸鐿中，SiO₂和Yb₂O₃的摩爾比為2:1～2.5:1。

2.一種如權(quán)利要求1所述的用于連續(xù)纖維增強(qiáng)的熱結(jié)構(gòu)復(fù)合材料的多層高溫涂層的制備方法，其特征在于，所述制備方法包括以下步驟：

步驟S1，利用電子束物理氣相沉積工藝在已烘干的所述基體的表面噴涂一層硅作為硅粘結(jié)層；

步驟S2，利用化學(xué)氣相沉積工藝在所述硅粘結(jié)層的表面制備梯度莫來(lái)石層；

步驟S3，利用料漿刷涂法在所述梯度莫來(lái)石層的表面涂覆YSZ材料制備YSZ層；

步驟S4，利用超音速等離子噴涂工藝，在所述YSZ層的表面噴涂二硅酸鐿材料制備二硅酸鐿層。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述制備方法，其特征在于，所述硅粘結(jié)層的厚度為40～60μm，所述梯度莫來(lái)石層的厚度為110～140μm，所述YSZ層的厚度為120～140μm，所述二硅酸鐿層的厚度為140～170μm。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述制備方法，其特征在于，在所述步驟S1之前還包括：

將所述基體的表面進(jìn)行打磨；

將打磨后的基體放入無(wú)水乙醇中利用超聲波進(jìn)行清洗；

將清洗后的基體放入烘箱中，在80-100℃條件下烘干2-5h。

5.根據(jù)權(quán)利要求2所述制備方法，其特征在于，在所述步驟S1中，所述電子束物理氣相沉積工藝的參數(shù)設(shè)置為：

電壓為8～11.0KV，電流為0.55～0.65A，真空度為6～15.0×10^-3Pa，硅靶材與所述基體的間距為180～220mm，所述基體的轉(zhuǎn)速為9～11r/min，沉積速率為10～14μm/h，沉積時(shí)間為4～6h。

6.根據(jù)權(quán)利要求2所述制備方法，其特征在于，在所述步驟S3之后、所述步驟S4之前，還包括：

將涂覆有YSZ材料的基體放入高溫爐中，對(duì)所述高溫爐先進(jìn)行抽真空操作，然后通入高純氬氣；

以15～20℃/min的升溫速率將所述高溫爐的爐溫升至650～700℃，保溫2～5h；

以20～25℃/min的降溫速率將所述高溫爐的爐溫降至300～450℃，關(guān)閉所述高溫爐的電源，并自然降溫至室溫。

7.根據(jù)權(quán)利要求2所述方法，其特征在于，所述步驟S4具體包括：

步驟S41，將粒度為10μm～20μm的SiO₂和Yb₂O₃粉末按摩爾比2:1～2.5:1的比例制成懸浮液并放入氧化鋁坩堝中混合；

步驟S42，將混合后的所述懸浮液放入烘箱中，在110～130℃的條件下烘干，得到完全烘干的混合粉末；

步驟S43，將所述混合粉末在1400～1500℃下反應(yīng)20～24h，將反應(yīng)后的混合粉末自然降溫得到二硅酸鐿粉體；

步驟S44，使用無(wú)水乙醇對(duì)帶有三層涂層的基體的表面進(jìn)行超聲波清洗，然后使用剛玉砂礫對(duì)其表面進(jìn)行噴砂處理，最后使用壓縮空氣對(duì)其表面進(jìn)行除雜；

步驟S45，利用超音速等離子噴涂工藝，將所述二硅酸鐿粉體噴涂于除雜后的帶有三層涂層的基體的表面制備二硅酸鐿層。