[发明专利]一种SiC纳米线和SiC-MoSi2-CrSi2涂层共生长的制备方法

说明书

本发明涉及一种SiC纳米线和SiC‑MoSi₂‑CrSi₂涂层共生长的制备方法，利用包埋法在C/C复合材料表面制备了SiC纳米线和SiC‑MoSi₂‑CrSi₂涂层。将密度为1.63～1.75g/cm³的C/C复合材料试样清洗后烘干备用；配制一定比例的包埋粉料，放置于全程开氩气保护真空加热炉中。最终制得C/C‑SiC纳米线/SiC‑MoSi₂‑CrSi₂涂层复合材料。本发明采用过渡涂层和纳米线共生长的方法可以来缓解涂层之间的热膨胀失配问题，提高陶瓷涂层的韧性，降低陶瓷涂层的开裂趋势，最终提高涂层的抗氧化性能。与传统的纳米线增韧或者用过渡涂层来缓解热应力失配，提高结合力相比，且一次制备过程能降低材料多次制备过程中受热破坏，提高陶瓷涂层的韧性，降低陶瓷涂层的开裂趋势，提高陶瓷涂层的抗氧化能力。

技术领域

本发明属于C/C复合材料制造技术，涉及一种SiC纳米线和SiC-MoSi₂-CrSi₂涂层共生长的制备方法，具体涉及一步包埋法实现SiC纳米线和SiC-MoSi₂-CrSi₂涂层共生长来提高和增韧碳/碳复合材料抗氧化涂层的制备方法。

背景技术

高温易氧化这一问题限制了碳/碳复合材料作为热结构材料的实际应用。涂层技术是解决该问题的有效手段，如ZrC、HfC等，可用作航天航空飞行器的热防护和抗烧蚀部件。然而，ZrC、HfC与C/C复合材料之间热膨胀系数差别较大。缓解热膨胀失配问题是高温陶瓷在实际应用过程中最难突破的瓶颈。为了缓解C/C复合材料与高温陶瓷涂层之间的热膨胀失配问题，纳米线增韧陶瓷涂层和复合涂层技术引起研究人员的极大关注。

文献“Oxidation and erosion resistance of MoSi₂–CrSi₂–Si/SiC coated C/Ccomposites in static and aerodynamic oxidation environment，Li Hejun，Feng Tao，Fu Qiangang，Wu Heng，Shen Xuetao.Carbon 2010(48):1636-1642”介绍了一种用传统SiC涂层来缓解涂层与C/C基体的热膨胀失配问题的方法。该技术在一定程度上表现出较好的高温抗氧化性能。然而，由于涂层的热膨胀系数与C/C基体的热膨胀系数存在较大差异(α_MoSi2＝8.1×10^-6/K，α_CrSi2＝10.5×10^-6/K，α_SiC＝5×10^-6/K，α_C/C＝1×10^-6/K，α_Si＝2.5×10^-6/K)，热失配往往会导致涂层在制备过程中或者热循环过程中有微裂纹生成，氧可以通过涂层中的微裂纹扩散到C/C基体表面从而使基体氧化。而且，MoSi₂-CrSi₂-Si/SiC涂层主要是通过消耗外涂层自身在涂层表面形成一层连续致密的复合玻璃层来抑制涂层材料的进一步氧化，从而实现对C/C复合材料的保护。要实现涂层长时间的抗氧化，就需要涂层中有足量的MoSi₂和CrSi₂相，但由于其热膨胀系数远远大于C/C复合材料，涂层中这两相增多会导致涂层与基体之间有较大的热失配，导致涂层快速破坏。

发明内容

要解决的技术问题

为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种SiC纳米线和SiC-MoSi₂-CrSi₂涂层共生长的制备方法，可以提高外涂层与内涂层之间的结合力。

技术方案