[發明專利]一種針對損傷SiC涂層炭/炭復合材料的修復方法

在審

• 申請號: 202110688108.4
• 申請日: 2021-06-21
• 公開（公告）號: CN113429223A
• 公開（公告）日: 2021-09-24
• 發明（設計）人: 李賀軍;王翰輝;史小紅
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: C04B41/89
• 分類號: C04B41/89
• 代理公司: 西北工業大學專利中心 61204
• 代理人: 王鮮凱

本發明涉及一種針對損傷SiC涂層炭/炭復合材料的修復方法，針對損傷SiC涂層炭/炭復合材料的SiO₂?Nd₂O₃/Si?SiC修復體系及其制備方法，基于激光熔覆技術，采用SiO₂?Nd₂O₃/Si?SiC雙層體系對SiC涂層損傷處進行局部修復。其中，Si?SiC內涂層與C/C復合材料基體及未損傷處的SiC涂層間均具有良好的物理化學相容性，有利于修復后試樣氧化防護性能的恢復；SiO₂?Nd₂O₃外涂層對1μm附近波段的激光呈現極強的反射特性，能夠有效減少材料對激光能量的吸收與熱量的生成，從而有效防護激光對SiC涂層的二次損傷。

技術領域

本發明屬于防護涂層技術領域，涉及一種針對損傷SiC涂層炭/炭復合材料的修復方法，涉及一種針對損傷SiC涂層炭/炭(C/C)復合材料的SiO₂-Nd₂O₃/Si-SiC修復體系及方法。

背景技術

SiC涂層C/C復合材料因具備比強度高、耐高溫性能優異、抗氧化性能突出等優勢，常被用作服役于極端環境的熱結構部件。然而，SiC涂層針對1μm附近波段激光的抗燒蝕能力較差。在激光輻照下，熱累積效應會造成SiC涂層的劇烈升溫與燒蝕失效，若不及時進行損傷涂層修復，將造成C/C復合材料基體的氧化與力學性能的大幅衰退，引發重大事故。因此，針對損傷SiC涂層的修復研究刻不容緩。

文獻1“Repair of SiC coating on carbon/carbon composites by lasercladding technique,Hanhui Wang,Hejun Li,Xiaohong Shi,Xuesong Liu,Jing’anKong,Hang Zhou,Ceramics International,2020,46:19537-19544.”提出了將具備精確定位、迅速成形等特征的激光熔覆技術用于SiC涂層C/C復合材料的損傷修復，通過在損傷處局部制備與SiC涂層具有良好物理化學相容性的Si-SiC涂層，實現了修復區域幾何尺寸與氧化防護性能兩者的基本恢復。因此，選用Si-SiC作為內涂層有助于獲得與C/C復合材料基體結合良好且抗氧化性能優異的修復體系。

文獻2“Ablation behavior of graphite/SiO₂ composite irradiated byhigh-intensity continuous laser,Wenzhi Li,Lihong Gao,Zhuang Ma,Fuchi Wang,Journal of the European Ceramics Society,2017,37:1331-1338.”證實了SiO₂針對1μm附近波段的激光具有強烈的反射耗散作用，以此作為修復體系外涂層，能夠有效減少材料對激光能量的吸收以及熱量的生成與累積，使得修復區域的抗激光燒蝕能力得到充分提升，避免激光二次損傷所帶來的災難性后果。

文獻3“Design and preparation of composite coatings with increasedreflectivity under high-energy continuous wave laser ablation,Weiye Xu,LihongGao,Chen Ma,Zhuang Ma,Taotao Wu,Alexandr A.Rogachev,Fuchi Wang,CeramicsInternational,2020,46:23457-23462.”揭示了防護涂層的抗激光燒蝕性能隨反射率的提升而顯著增強的規律。考慮到稀土元素Nd的摻雜能夠進一步增強SiO₂對特定波段激光的反射能力，故以SiO₂-Nd₂O₃為外涂層的修復體系理論上具有更理想的激光防護效果。