[发明专利]一种C/C复合材料梯度抗氧化涂层的制备方法

说明书

技术领域：

本发明属于C/C复合材料抗氧化涂层制备技术，具体涉及一种C/C复合材料梯度抗氧化涂层的制备方法。

背景技术：

C/C复合材料是目前极少数可在2000℃以上保持较高力学性能的材料之一，它具有低密度、高比强、高比模、低热膨胀系数、耐热冲击、耐烧蚀等一系列优异性能，尤其是这种材料的强度随温度的升高不降反升的独特性能，使其作为航空航天等高技术领域热结构件使用具有其它材料难以比拟的优势。由于C/C复合材料抗氧化性能差，极大的限制了其在氧化环境下的使用。高温抗氧化研究一直是热结构C/C复合材料研究领域的热点和难点。近年来，通过国内外研究学者的共同努力，C/C复合材料抗氧化涂层研究取得了一定进展，但仍存在许多问题。ZrB₂-SiC复相陶瓷作为一种超高温陶瓷材料具有高熔点、高硬度、优良的抗热冲击和较低的氧化速率，在高温结构材料领域有重要的应用前景和价值。制备梯度ZrB₂-SiC复相陶瓷涂层可以很大程度上解决C/C复合材料抗氧化涂层存在的上述问题。

发明内容：

本发明目的在于提供一种C/C复合材料梯度抗氧化涂层的制备方法，本发明方法能够获得性能优异的抗氧化涂层。

本发明所提供的一种C/C复合材料梯度抗氧化涂层的制备方法，该方法具体步骤如下：

(1)将C/C复合材料进行表面粗化处理；

(2)配制所需SiC陶瓷粉和混合粉，所述混合粉由SiC陶瓷粉及ZrB₂组成，将所述SiC陶瓷粉及所述混合粉先后分层涂覆在所述C/C复合材料表面得到SiC陶瓷粉涂层及混合粉涂层，烘干后备用；

(3)将烘干后的所述C/C复合材料采用激光熔覆进行表面熔覆，制得所述C/C复合材料梯度抗氧化涂层。

所述SiC陶瓷粉与所述ZrB₂的质量比为：1:(1-1:5)。

所述SiC陶瓷粉涂层及混合粉涂层的层厚均为1mm。

所述激光熔覆的具体工艺参数为：激光功率2.4kW，光斑直径4mm，扫描速度300mm/min，搭接率30-80％。

采用本发明获得的涂层与C/C复合材料属于冶金结合，界面结合强度高，涂层为以SiC为中间层的梯度涂层，缓解了C/C复合材料与ZrB₂抗氧化层间的内应力，涂层与基体间没有裂纹、气孔等缺陷，解决涂层与C/C复合材料基体的热膨胀匹配性问题，提高了C/C复合材料抗氧化温度。

附图说明：

图1为ZrB₂-SiC抗氧化涂层扫描电镜图；

图2为ZrB₂-SiC抗氧化涂层表面XRD图谱。

具体实施方式：

实施例1：一种C/C复合材料梯度抗氧化涂层的制备方法。首先，用400#砂纸将C/C复合材料试件进行表面粗化处理。然后用电子天平分别称量所需SiC陶瓷粉和质量比SiC:ZrB₂＝1:1的混合粉末；将SiC陶瓷粉粉末和SiC+ZrB₂混合粉末先后分层涂覆在C/C复合材料试件表面，层厚均为1mm,烘干后备用。将烘干后C/C复合材料试件采用激光熔覆技术进行表面熔覆，激光功率2.4kW，光斑直径4mm，扫描速度300mm/min，搭接率30％。

实施例2：一种C/C复合材料梯度抗氧化涂层的制备方法。首先，用400#砂纸将C/C复合材料试件进行表面粗化处理。然后用电子天平分别称量所需SiC陶瓷粉和质量比SiC:ZrB₂＝1:2的混合粉末；将SiC陶瓷粉粉末和SiC+ZrB₂混合粉末先后分层涂覆在C/C复合材料试件表面，层厚均为1mm,烘干后备用。将烘干后C/C复合材料试件采用激光熔覆技术进行表面熔覆，激光功率2.4kW，光斑直径4mm，扫描速度300mm/min，搭接率50％。

实施例3：一种C/C复合材料梯度抗氧化涂层的制备方法。首先，用400#砂纸将C/C复合材料试件进行表面粗化处理。然后用电子天平分别称量所需SiC陶瓷粉和质量比SiC:ZrB₂＝1:5的混合粉末；将SiC陶瓷粉粉末和SiC+ZrB₂混合粉末先后分层涂覆在C/C复合材料试件表面，层厚均为1mm,烘干后备用。将烘干后C/C复合材料试件采用激光熔覆技术进行表面熔覆，激光功率2.4kW，光斑直径4mm，扫描速度300mm/min，搭接率60％。