[发明专利]纳米线增韧ZrB2

说明书

本发明提出一种纳米线增韧ZrB₂‑ZrC‑SiC抗氧化涂层的制备方法，包括步骤：在复合材料表面涂覆含有ZrB₂、ZrC混合粉体的树脂料浆；将喷涂后的复合材料置于SiO₂粉、Si粉和C粉混合粉体的上方，并进行真空高温处理，原位生成SiC纳米线；对涂层进行SiC制备，最终获得致密的纳米线增韧的ZrB₂‑ZrC‑SiC抗氧化涂层。采用本发明方法制备的涂层与基材结合强度高、具有良好的抗热震性能和超高温抗氧性能。

技术领域

本发明涉及一种纳米线增韧ZrB₂-ZrC-SiC抗氧化涂层的制备方法，属于超高温抗氧化涂层技术领域。

背景技术

C/C、C/SiC或碳纤维增韧的超高温陶瓷基复合材料具有低密度、高强度以及良好的耐温性能，但其在高温有氧环境中易氧化的缺点一定程度上影响了它在航空航天领域的应用与推广，在表面进行抗氧化涂层的制备是提高其高温长时间抗氧化性能最直接有效的方法。

在SiC中引入ZrB₂、ZrC，能充分发挥三种组元的协同作用，有效提升涂层的超高温抗氧化性能。专利申请CN201710293168.X采用等离子喷涂制备了ZrB₂-SiC-ZrC涂层，涂层为各组元均匀弥散分布结构，但涂层中没有纳米线增韧，且涂层均制备在ZrC-SiC复相陶瓷基体上，当制备在其它基体上时，由于涂层和基体的热不匹配，容易导致涂层在热应力作用下发生剥落、分层。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种纳米线增韧ZrB₂-ZrC-SiC抗氧化涂层的制备方法，本发明所提供的涂层制备方法中，纳米线在涂层制备过程中原位生成，纳米线与基材结合强度高且与涂层中的ZrB₂、ZrC分布均匀，长径比高，有效改善了涂层结构，提升了涂层的抗开裂、抗热震和耐剥落性能。

本发明的技术解决方案如下：

本发明提供一种纳米线增韧ZrB₂-ZrC-SiC抗氧化涂层的制备方法，包括以下步骤：

步骤1、将碳先驱体树脂溶于有机溶剂中并加入ZrB₂、ZrC粉体，通过球磨混合制备成混合浆料；

步骤2、将步骤1制备的混合浆料涂敷在陶瓷基复合材料表面并固化形成浆料层；

步骤3、将SiO₂粉、Si粉和C粉混合并球磨均匀，制备混合粉体；

步骤4、将步骤2制备的复合材料悬置于步骤3制备的混合粉体之上，并且所述复合材料具有浆料层的一面朝向所述混合粉体，然后进行真空高温热处理，在所述复合材料表面生成SiC纳米线增韧的涂层；

步骤5、对所述SiC纳米线增韧的复合材料涂层进行SiC致密化处理。

上述方法中，陶瓷基复合材料为纤维增韧的陶瓷基复合材料，可以是C/C、C/SiC、碳纤维增韧的陶瓷基复合材料中的一种。

上述方法中，为了保证在材料表面形成均匀的浆料层，涂敷方式可以为涂刷、喷涂或浸渍的一种，但并不限于此，只要能够将混合浆料均匀涂敷即可。

作为一种可选的实施方式，涂敷方式采用喷枪进行喷涂，其中，为了实现更好的喷涂效果，喷涂过程中优选，喷嘴与复合材料相距20±1cm，喷枪压力为0.15±0.02MPa，喷嘴与复合材料相对移动速度为30-40cm/s，喷涂次数为2-3次。

本发明通过固化工艺使具有浆料层的复合材料固化，固化过程中碳先驱体树脂可充当粘接剂的作用将ZrB₂、ZrC粉体固定到复合材料表面。