[發明專利]一種用于SiC陶瓷基復合材料的新型環境障涂層與結構

有效

• 申請號: 202210127042.6
• 申請日: 2022-02-11
• 公開（公告）號: CN114163263B
• 公開（公告）日: 2022-04-12
• 發明（設計）人: 余藝平;李浩;王松;李偉
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍國防科技大學
• 主分類號: C04B41/89
• 分類號: C04B41/89
• 代理公司: 長沙國科天河知識產權代理有限公司 43225
• 代理人: 邱軼

本發明公開一種用于SiC陶瓷基復合材料的新型環境障涂層與結構，該環境障涂層為層狀結構，內層為富Ta₂O₅的Hf₆Ta₂O₁₇?Ta₂O₅復相陶瓷層，Hf₆Ta₂O₁₇與Ta₂O₅的摩爾比為1:5~14；中層為富Hf₆Ta₂O₁₇的Hf₆Ta₂O₁₇?Ta₂O₅復相陶瓷層，Hf₆Ta₂O₁₇與Ta₂O₅的摩爾比為1.2~2:1；外層為Hf₆Ta₂O₁₇單相陶瓷層，Hf與Ta的摩爾比為2.5~4:1；內層的熱膨脹系數＜中層的熱膨脹系數＜外層的熱膨脹系數。由Hf₆Ta₂O₁₇與Ta₂O₅兩種氧化物組成的涂層體系具有優異的綜合性能，可為SiC陶瓷基復合材料提供更有效的表面防護效果。

技術領域

本發明涉及涂層技術領域，尤其是一種用于SiC陶瓷基復合材料的新型環境障涂層與結構。

背景技術

渦輪進口溫度的不斷提高對航空發動機高溫熱端部件材料的綜合服役性能提出了更加苛刻的要求。纖維增韌SiC陶瓷基復合材料因具有密度小、比強度高、比模量高、耐高溫等優點，成為最有希望代替高溫合金的材料體系。在高溫腐蝕環境中，SiC陶瓷基復合材料會與環境中的水蒸汽、熔鹽等腐蝕介質反應形成具有揮發性的物質，導致材料性能急劇衰退。環境障涂層能夠將SiC陶瓷基復合材料與腐蝕介質隔離，為其長時穩定服役提供關鍵保障。

目前，環境障涂層大多采用莫來石、稀土硅酸鹽等Si基體系，然而Si基體系在高溫下的相穩定性并不理想，且Si易與腐蝕介質反應生成揮發性物質嚴重影響涂層防護性能。因此，開發新型環境障涂層體系，對提高涂層綜合防護性能、保證SiC陶瓷基復合材料熱端部件長時穩定服役具有十分重要的意義。

發明內容

本發明提供一種用于SiC陶瓷基復合材料的新型環境障涂層與結構，用于克服現有技術中綜合防護性能不高等缺陷。

為實現上述目的，本發明提出一種用于SiC陶瓷基復合材料的新型環境障涂層，所述環境障涂層為層狀結構，包括內層、中層和外層；

所述內層為富Ta₂O₅的Hf₆Ta₂O₁₇-Ta₂O₅復相陶瓷層，Hf₆Ta₂O₁₇與Ta₂O₅的摩爾比為1:5~14；

所述中層為富Hf₆Ta₂O₁₇的Hf₆Ta₂O₁₇-Ta₂O₅復相陶瓷層，Hf₆Ta₂O₁₇與Ta₂O₅的摩爾比為1.2~2:1；

所述外層為Hf₆Ta₂O₁₇單相陶瓷層，Hf與Ta的摩爾比為2.5~4:1；

所述內層的熱膨脹系數＜中層的熱膨脹系數＜外層的熱膨脹系數。