[發(fā)明專利]一種環(huán)境障涂層的無損檢測和評價方法

在審

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• 申請日: 2022-01-17
• 公開（公告）號: CN114354477A
• 公開（公告）日: 2022-04-15
• 發(fā)明（設計）人: 王衍飛;劉榮軍;萬帆;陳祥健
• 申請（專利權(quán)）人: 中國人民解放軍國防科技大學
• 主分類號: G01N17/00
• 分類號: G01N17/00
• 代理公司: 長沙國科天河知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 43225
• 代理人: 邱軼

1.一種環(huán)境障涂層的無損檢測和評價方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1、陶瓷基復合材料樣品準備：所述陶瓷基復合材料樣品為方形塊狀結(jié)構(gòu)；

S2、對步驟S1所得的陶瓷基復合材料樣品各面進行噴涂，使環(huán)境障涂層全包裹所述陶瓷基復合材料樣品；

S3、將全包裹有環(huán)境障涂層的陶瓷基復合材料樣品在高溫水氧條件下進行腐蝕實驗：

所述腐蝕實驗包括歷經(jīng)模擬環(huán)境和測試評估兩個分步驟：樣品每次歷經(jīng)模擬環(huán)境后，進行質(zhì)量變化率測試和涂層表面觀察，當試樣第i次腐蝕實驗后出現(xiàn)以下情況中的一種或以上，判定環(huán)境障涂層對SiC基復合材料基體的保護作用失效：質(zhì)量變化率λ_i超過0.3％、環(huán)境障涂層出現(xiàn)起皮、環(huán)境障涂層出現(xiàn)脫落；

所述環(huán)境障涂層為雙層涂層系統(tǒng)，包括靠近基體的粘結(jié)層和外層面層。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的環(huán)境障涂層的無損檢測和評價方法，其特征在于，步驟S1中：

所述陶瓷基復合材料為C_f/SiC復合材料、SiC_f/SiC復合材料；

所述塊狀結(jié)構(gòu)是指陶瓷基復合材料的長和寬尺寸不低于20mm，且厚度范圍為：3mm-30mm。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的環(huán)境障涂層的無損檢測和評價方法，其特征在于，所述步驟S2中：

陶瓷基復合材料樣品表面尖銳的棱緣進行打磨和圓滑處理，使相鄰棱之間形成倒角連接，以實現(xiàn)各個面之間的平滑過渡；隨后，對倒角后的陶瓷基復合材料樣品各個面進行均勻噴涂，實現(xiàn)環(huán)境障涂層對陶瓷基復合材料樣品的完全包裹。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的環(huán)境障涂層的無損檢測和評價方法，其特征在于，所述步驟S2中：

對步驟S1所得的陶瓷基復合材料樣品各面進行噴涂的方法包括：大氣等離子噴涂法、電子束物理氣相沉積法、等離子噴涂-物理氣相沉積法、化學氣相沉積法中的一種或多種；

噴涂過程為：先在陶瓷基復合材料表面上沉積厚度為50～150μm的粘結(jié)層，然后在粘結(jié)層上沉積厚度為150～300μm的面層，其中粘結(jié)層孔隙率為5％-10％、面層的孔隙率為1％-10％。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的環(huán)境障涂層的無損檢測和評價方法，其特征在于，所述步驟S3中：

高溫水氧條件下的腐蝕實驗步驟如下：

S31、稱取全包裹有環(huán)境障涂層的陶瓷基復合材料樣品的重量；

S32、將全包裹有環(huán)境障涂層的陶瓷基復合材料樣品置于管式爐中，管式爐的目標溫度為800～1700℃，爐管式爐內(nèi)總壓≥1個標準大氣壓，其中水汽分壓1％～99％，對應的O₂分壓為99％～1％；爐管式爐內(nèi)室溫到目標溫度的升溫速度為8～10℃/min；在目標溫度保溫20h后，再從目標溫度降到室溫，降溫速度為8～10℃/min，從升溫開始和降溫結(jié)束完成一個腐蝕實驗周期，從升溫開始和降溫結(jié)束爐管式爐內(nèi)總壓、水氣分壓和氧氣分壓保持不變；

S33、每個實驗周期結(jié)束，進行全包裹有環(huán)境障涂層的陶瓷基復合材料樣品干燥后稱重和涂層表面觀察：第i次腐蝕實驗周期結(jié)束，將全包裹有環(huán)境障涂層的陶瓷基復合材料樣品干燥后稱重，記錄試樣質(zhì)量(M_i)，通過公式λ_i＝│M_i-M_i-1│/M_i-1計算其在第i次水氧考核試驗時的質(zhì)量變化率λ_i；同時采用肉眼觀察涂層表面是否存在起皮和/或脫落缺陷；當出現(xiàn)下列情況中的一種或梁以上情況時，判定環(huán)境障涂層對SiC基復合材料基體的保護作用失效：λ_i超過0.3％、環(huán)境障涂層出現(xiàn)起皮、環(huán)境障涂層出現(xiàn)脫落；當前累計實驗的時間為環(huán)境障涂層的有效作用時間。