[發(fā)明專利]一種抗燒蝕ZrC-HfC/SiC雙層復(fù)相陶瓷涂層的制備方法在審
| 申請?zhí)枺?/td> | 201911128679.1 | 申請日： | 2019-11-18 |
| 公開（公告）號： | CN111116228A | 公開（公告）日： | 2020-05-08 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 孫威;許俊杰;熊翔;徐永龍 | 申請（專利權(quán)）人： | 中南大學 |
| 主分類號： | C04B41/52 | 分類號： | C04B41/52 |
| 代理公司： | 北京集佳知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11227 | 代理人： | 劉穎 |
| 地址： | 410083 湖南*** | 國省代碼： | 湖南;43 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 一種 抗燒蝕 zrc hfc sic 雙層 陶瓷 涂層 制備 方法 | ||
本發(fā)明提供了一種抗燒蝕ZrC?HfC/SiC雙層復(fù)相陶瓷涂層的制備方法，包括以下步驟：S1、提供包含Hf粉的漿料；S2、將所述漿料涂覆在炭基體上，經(jīng)干燥處理形成預(yù)制涂層；S3、采用包含Zr粉和Si粉的混合粉料，在形成預(yù)制涂層的基體上通過加熱蒸鍍并反應(yīng)，得到抗燒蝕ZrC?HfC/SiC雙層復(fù)相陶瓷涂層；所述抗燒蝕ZrC?HfC/SiC雙層復(fù)相陶瓷涂層中含有ZrC、HfC和SiC相，外層主要為ZrC?HfC，SiC相分布在基體與外層之間形成內(nèi)層。本發(fā)明能快速制備耐高溫、抗燒蝕ZrC?HfC/SiC雙層復(fù)相陶瓷涂層，工藝簡單、高效，可在大型異形構(gòu)件上制備，主要應(yīng)用于耐高溫、抗燒蝕等超高溫構(gòu)件。
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于耐高溫抗燒蝕復(fù)合材料制備技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種抗燒蝕ZrC-HfC/SiC雙層復(fù)相陶瓷涂層的制備方法。
背景技術(shù)
作為滿足航天工業(yè)需要而發(fā)展起來的一種新型高溫結(jié)構(gòu)材料，炭/炭(C/C)復(fù)合材料具有低密度、高強模量、熱膨脹系數(shù)小、耐高溫、化學性能穩(wěn)定等優(yōu)點，但是其不抗氧化。為了提高炭/炭(C/C)復(fù)合材料在高溫有氧環(huán)境下的服役穩(wěn)定性，抗燒蝕涂層被認為是在此條件下保護C/C復(fù)合材料最合理的選擇之一。
以往傳統(tǒng)的抗燒蝕涂層一般是單一相的陶瓷涂層，但其不足之處主要體現(xiàn)為，與C/C復(fù)合材料的熱膨脹系數(shù)不匹配。為了使C/C復(fù)合材料在高溫有氧環(huán)境下長時間應(yīng)用，并解決其與涂層熱膨脹系數(shù)不匹配等問題，目前通常在C/C復(fù)合材料表面設(shè)計多層復(fù)相涂層。其中，外層由于要抵抗熱流沖刷通常使用難熔金屬的碳化物或硼化物，例如碳化鋯(ZrC)、碳化鉿(HfC)、碳化鉭(TaC)、硼化鋯(ZrB2)、硼化鉿(HfB2)等。內(nèi)層需要緩解外層與基體熱膨脹系數(shù)不匹配的問題，通常選用熱膨脹系數(shù)低的相，例如碳化硅(SiC)、二硅化鉬(MoSi2)等。
文獻“Y.Wang,H.Li,Q.Fu,et al.,SiC/HfC/SiC ablation resistant coatingfor carbon/carbon composites,Surf.Coat.Technol.206(2012)3883–3887.”，使用包埋和CVD兩步法，在C/C基體上制備出了SiC/HfC/SiC多層涂層。然而，該兩步法制備多層涂層使得內(nèi)層與基體之間產(chǎn)生應(yīng)力集中，降低涂層與基體的結(jié)合力，并且其在燒蝕過后表面出現(xiàn)孔洞與裂紋，這將成為氧通道降低涂層的燒蝕性能。
發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本申請?zhí)峁┮环N抗燒蝕ZrC-HfC/SiC雙層復(fù)相陶瓷涂層的制備方法，本發(fā)明制得的多層陶瓷涂層與基體結(jié)合力高，并且具有較好的抗燒蝕性能。
本發(fā)明提供一種抗燒蝕ZrC-HfC/SiC雙層復(fù)相陶瓷涂層的制備方法，包括以下步驟：
S1、提供包含Hf粉的漿料；
S2、將所述漿料涂覆在炭基體上，經(jīng)干燥處理形成預(yù)制涂層；
S3、采用包含Zr粉和Si粉的混合粉料，在形成預(yù)制涂層的基體上通過加熱蒸鍍并反應(yīng)，得到抗燒蝕ZrC-HfC/SiC雙層復(fù)相陶瓷涂層；
所述抗燒蝕ZrC-HfC/SiC雙層復(fù)相陶瓷涂層中含有ZrC、HfC和SiC相，外層主要為ZrC-HfC，SiC相分布在基體與外層之間形成內(nèi)層。
優(yōu)選地，所述步驟S1具體為：將Zr粉和Hf粉與PVA溶液混合，得到包含Hf粉的漿料；所述Zr粉與Hf粉的質(zhì)量百分比例為(0～33％)：(100～67％)。
優(yōu)選地，所述步驟S2中，所述涂覆采用刷涂的方式，刷涂1～10遍。
優(yōu)選地，所述步驟S2中，所述干燥處理的溫度為100～250℃，保溫時間為1～8h，得到預(yù)制涂層。
優(yōu)選地，所述步驟S3中，所述混合粉料中Zr粉與Si粉的質(zhì)量百分比例為(50％～70％)：(50％～30％)。
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