[发明专利]一种Y2Si2O7 晶须增韧Y2SiO5 复合涂层的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种高温抗氧化涂层的制备，具体涉及一种Y₂Si₂O₇晶须增韧Y₂SiO₅复合涂层的制备方法。

背景技术：

碳/碳(C/C)复合材料具有热膨胀系数低、密度低、耐高温、耐烧蚀、高强度、高模量等优异性能，特别是在惰性气氛的2200℃以内条件下其强度和模量随温度升高而增加的优异性能，使其在航空航天领域具有广阔的应用前景。然而，C/C复合材料在超过450℃的有氧环境就会被氧化，氧化质量损失导致其强度下降，限制了其实际应用。因此，解决C/C复合材料高温防氧化问题是充分利用其性能的关键。

提高C/C复合材料抗氧化性能主要有两种途径：一种是基体改性技术；一种是表面涂层技术。研究表明，基体改性技术只适用于低温段对C/C材料的氧化保护。而涂层技术则能够解决C/C材料的高温防氧化问题。

长期以来，无论采用何种涂层，涂层与C/C基体之间或与SiC内涂层之间的热膨胀系数差异均会导致涂层中出现或多或少的裂纹，从而使涂层在抗氧化过程中快速失效[JF Huang,XR Zeng,HJ Li,et al.Influence of thepreparation temperature on the phase,microstructure and anti-oxidation propertyof a SiC coating for C/C composites[J].Carbon,2004,42:1517-1521.]。

已有文献[Huang JF,Li HJ,Zeng XR,et al.A new SiC/yttrium silicate/glassmulti-layer oxidation protective coating for carbon/carbon composites[J].Carbon,2004,42(11):2356-2359.]报道，单一和复相硅酸钇涂层均能在一定温度条件下对C/C进行有效保护，但是由于SiC层与外涂层间热膨胀系数的差异，不可避免地在涂层制备及抗氧化过程中会产生微裂纹和孔洞，这些缺陷会导致在低温段氧气的渗透，从而在一定程度上使基体被氧化。文献[王雅琴，黄剑锋，曹丽云等.晶相组成对硅酸钇涂层显微结构及性能的影响[J].功能材料,2009,11(40),1829-1832.]报道，当组成达到m(Y₂SiO₅)/m(Y₂Si₂O₇)=3:7时，复合硅酸钇内外涂层的热膨胀系数最为接近，可得到均匀、致密、无显微裂纹、抗氧化性能优异的复合硅酸钇涂层。

发明内容

本发明的目的是提供一种均匀、致密、无显微裂纹、抗氧化性能优异的Y₂Si₂O₇晶须增韧Y₂SiO₅复合涂层的制备方法。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

步骤1：采用包埋法在C/C复合材料基体表面制备SiC多孔内涂层

1）首先，取市售分析纯的Si粉、C粉和WO₃粉，按Si粉：C粉：WO₃粉=(3~4):(4~5):(0.5~1.0)的质量比配制包埋粉料，然后将预处理后的碳/碳复合材料放入石墨坩埚，并将其埋入包埋粉料中；

2）其次，将石墨坩埚放入立式真空炉中，通入氩气作为保护气体，控制立式真空炉的升温速度为10~20℃/min，将炉温从室温升至1500~1600℃后，保温2~3h后随炉自然冷却，用无水乙醇将完成包埋的碳/碳复合材料超声清洗0.5~1h，超声功率为200~300W；

3）最后，在50~60℃的电热鼓风干燥箱中干燥得到带有SiC多孔内涂层的碳/碳复合材料；

步骤2：采用复合表面活性剂对Y₂Si₂O₇晶须进行表面改性：