一种复合涂层及其在碳/碳复合材料中的应用

摘要

本发明涉及一种复合涂层及其在碳/碳复合材料中的应用，属于抗氧化碳/碳复合材料制造技术领域。本发明采用与碳/碳复合材料热膨胀系数相近的SiC涂层作为基础过渡层，并采用原位化学反应法制备SiC涂层，可在碳/碳复合材料基体上实现Si-C的梯度过渡，增强碳/碳基体与SiC涂层之间的结合强度，并有效缓减碳/碳基体与M-Si-O涂层之间的热胀差异；选用耐温等级高、氧扩散系数低、热辐射系数高的M-Si-O涂层作为外涂层，并溶胶浸渍-高温烧结处理制备M-Si-O涂层。

主权项

一种复合涂层在碳/碳复合材料中的应用，所述的复合涂层包括SiC基础过渡层和M‑Si‑O涂层外涂层，其中，M为镱，其特征在于步骤为： 1)反应粉料的制备：将SiC、Si、Al₂O₃和C采用球磨机混合均匀； 2)SiC涂层制备：将碳/碳复合材料置于石墨坩埚中，用步骤1)配制好的反应粉料进行包埋；随后，将石墨坩埚装入高温炉中，升温进行碳化硅涂层原位化学反应制备，反应完毕后随炉冷却后取出，即可制得带有SiC涂层的碳/碳复合材料试样； 3)M‑Si‑O溶胶配制：在M前驱体水溶液中加入无水乙醇，然后滴加正硅酸乙酯，搅拌、陈化后制得M‑Si‑O溶胶； M前驱体水溶液的制备为：将M前驱体和去离子水进行混合；M前驱体与去离子水的摩尔比为(1～3)：(5～10)；M前驱体与无水乙醇的摩尔比为(1～3)：(10～20)；M前驱体与正硅酸乙酯的摩尔比为(1～3)：(1～3)； 4)M‑Si‑O溶胶浸渍：将步骤2)得到的带SiC涂层的碳/碳复合材料试样放入容器中后装入真空浸渍罐，开启真空泵抽真空，随后打开进料阀吸入M‑Si‑O溶胶，待带SiC涂层的碳/碳复合材料试样完全被溶胶淹没后继续抽真空，完成溶胶浸渍； 5)M‑Si‑O溶胶干燥处理：将步骤4)中溶胶浸渍试样取出，自然晾干后放入马弗炉中进行干燥； 干燥温控程序为：以1℃/min的速率从室温升至360℃并保温4h，随后以1℃/min的速率降至室温； 6)重复步骤4)‑5)2～5次； 7)M‑Si‑O涂层高温烧结处理：将步骤6)处理后的试样放入高温热处理炉中进行高温烧结，并充入氩气进行保护，烧结完毕后取出即制得SiC/M‑Si‑O复 合涂层的碳/碳复合材料； 高温烧结处理工艺曲线为：以10℃/min的速率升至360℃，保温0.5h；然后以3～5℃/min的速率升至1750℃～2000℃，保温4h；最后以3℃/min的速率降至室温。