[发明专利]一种碳/碳复合材料莫来石-二硅化钼复合外涂层的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种制备碳/碳复合材料复合外涂层的新方法，具体涉及一种碳/碳复合材料莫来石-二硅化钼复合外涂层的制备方法。

背景技术

近年来碳/碳(C/C)复合材料逐渐成为人们研究的热点。由于碳/碳复合材料热膨胀系数低、密度低、耐烧蚀、耐腐蚀、摩擦系数稳定、导热导电性能好和高强度、高模量等特点，特别是随温度升高力学性能不降反升的特性，因此其被应用于航空、航天及民用工业领域。然而，它的许多上述性质只有在惰性气氛下或者是低于450℃的条件下才能保持，氧化失重将使得碳/碳复合材料的力学性能明显下降，从而限制了其作为高温耐火材料在氧化气氛下的广泛应用。因此，解决碳/碳复合材料高温氧化防护问题是充分利用其性能的前提。

抗氧化涂层被认为是解决碳/碳复合材料高温氧化防护问题的有效方法，但是单一的涂层很难有效的长时间的保护碳/碳复合材料免受氧化。多层复合涂层可以长时间的保护碳/碳复合材料，所以成为了人们研究的热点。在过渡层中，由于SiC与碳/碳复合材料具有良好的物理化学相容性，所以被普遍采用。

到目前为止，作为外涂层的材料有很多种，例如SiC晶须增韧MoSi₂-SiC-Si涂层[FuQian-Gang，，Li He-Jun，Li Ke-Zhi，Shi Xiao-Hong，Hu Zhi-Biao，Huang Min，SiC whisker-toughened MoSi₂-SiC-Si coating to protect carbon/carbon composites against oxidation，Carbon.2006，44，1866.]、CrSi₂涂层[Fu Qian-Gang，Li He-Jun，Shi Xiao-Hong，Liao Xiao-Ling，Li Ke-Zhi，Huang Min.Microstructure and anti-oxidation property of CrSi₂-SiC coating for carbon/carboncomposites.Appl.Surf.Sci.2006，252，3475]、硅酸钇涂层[Huang Jian-Feng，Li He-Jun，ZengXie-Rong，Li Ke-Zhi.Surf.coat.Technol.2006，200，5379.]等。MoSi₂具有1800℃氧化气氛下的高温稳定性、高温蠕变性能和高温韧性并具有优良的自愈合性，使之成为倍受关注的用于高温氧化气氛下的涂层保护材料。然而MoSi₂高达8.1×10^-6/K的热膨胀系数使其实际应用倍受限制。而莫来石热膨胀系数5.1×10^-6/K和SiC内涂层(5.5×10^-6/K)极其相近，具有良好的物理化学相容性，并且高温度下莫来石自身能与氧气能生成低氧渗透率和高温稳定性良好的SiO₂和Al₂O₃，可以大大提高涂层的高温抗氧化性能。

到目前为止外涂层的制备方法多种多样，主要有以下几种：溶胶-凝胶法，包埋法，化学气相沉积，原位成型，熔浆涂覆反应等。采用溶胶凝胶法制备的外涂层表面容易开裂并且涂层厚度不足的缺点[Huang Jian-Feng，Zeng Xie-Rong，Li He-Jun，Xiong Xin-Bo，Sun Guo-ling.Surf.coat.Technol.2005，190，255.]，采用包埋法制备的碳化硅涂层有于表面存在较大的应力，所以也容易出现便面开裂的现象[Fu Qian-Gang，Li He-Jun，Shi Xiao-Hong，Li Ke-Zhi，Sun Guo-Dong.Scripta Mater.2005，52，923.]，而原位成型法制备的涂层需要在1500℃下高温处理，且不能一次制备完成[Huang Jian-Feng，Li He-Jun，Zeng Xie-Rong，Li Ke-Zhi.Surf.coat.Technol.2006，200，5379.]，同样采用熔浆涂覆反应法制备涂层仍然存要多次涂刷不能一次制备完成，需要后期热处理的弊端[Huang Min，Li Ke-Zhi，Li He-Jun，Fu Qian-Gang，Sun Guo-DongCarbon.2007，45，1105.]。

发明内容