[发明专利]一种C/C复合材料表面抗氧化烧蚀涂层的制备方法

说明书

本发明涉及一种C/C复合材料表面抗氧化烧蚀涂层的制备方法。通过采用化学液相汽化沉积工艺，利用其特有的集肤效应，使超高温陶瓷前驱体发生裂解反应，并逐渐沉积在C/C复合材料表面。最后再进行高温热处理，使超高温陶瓷充分转化，从而在C/C复合材料表面制备出抗氧化烧蚀涂层。本发明中，化学液相汽化沉积工艺参数、陶瓷前驱体的成分及比例、高温热处理参数对涂层制备有着直接影响，可以通过调节工艺参数，对表面涂层进行微观结构、组织成分的调控。本发明的创新性在于采用化学液相汽化沉积工艺，并利用其特有的集肤效应，在C/C复合材料表面制备出抗氧化烧蚀涂层，从而克服传统工艺制备的涂层厚度不均一，与基体结合强度不高，陶瓷分布不均匀，结构不致密等缺点，实现C/C复合材料表面涂层防氧化、抗烧蚀性能的进一步提升。

技术领域

本发明属于C/C复合材料表面涂层技术领域，具体涉及一种C/C复合材料表面抗氧化烧蚀涂层的制备工艺方法。

背景技术

随着各国探索太空空间和地表空间的竞争态势日益加剧，高温热结构材料在未来空天飞行器应用中将扮演更为重要的角色。碳/碳（C/C）复合材料作为先进高温热结构材料，具有密度低、热膨胀系数（CTE）小、力学强度随温度升高不降反升等特点。因此，在改善飞行器机体结构，提高飞行器综合性能等方面有着自身特有的贡献，是发展国防军工与国民经济的重要战略材料。然而，C/C复合材料在370 ℃以上的含氧环境下开始氧化，造成纤维和基体受损，限制其广泛应用。其次，该材料在服役时会面临高温、高速气流带来的烧蚀冲击，严重影响其服役可靠性和稳定性。因此，要解决C/C复合材料在航空航天应用中“卡脖子”难题，就必须提高其高温环境下防氧化、抗烧蚀性能。

目前，提高C/C复合材料抗氧化烧蚀性能的一个有效方法是在其表面制备防护涂层来将C/C复合材料与含氧气体、高温环境隔离。其中，以超高温陶瓷组成的防护涂层具有高熔点、较宽的防护温度区间以及良好的高温稳定性，因此是C/C复合材料表面抗氧化烧蚀涂层的理想材料。常用的抗氧化烧蚀涂层制备技术主要包括包埋法、化学气相沉积法、电泳沉积法和等离子喷涂法等。但是这些工艺方法存在制备的涂层厚度不均匀，与基体结合力弱，结构较为疏松，杂质相较多等问题，严重限制了涂层技术的广泛应用。