[发明专利]一种碳/碳复合材料SiC/C-AlPO4-莫来石抗氧化涂层的制备方法有效

专利信息
申请号: 201210149453.1 申请日: 2012-05-15
公开(公告)号: CN102674903A 公开(公告)日: 2012-09-19
发明(设计)人: 曹丽云;王开通;黄剑锋;刘亮亮;辛宇;卓艺乔 申请(专利权)人: 陕西科技大学
主分类号: C04B41/89 分类号: C04B41/89
代理公司: 西安通大专利代理有限责任公司 61200 代理人: 陆万寿
地址: 710021 *** 国省代码: 陕西;61
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摘要:
搜索关键词: 一种 复合材料 sic alpo sub 莫来石抗 氧化 涂层 制备 方法
【说明书】:

技术领域

发明涉及一种抗氧化涂层的制备方法,具体涉及一种碳/碳复合材料SiC/C-AlPO4-莫来石抗氧化涂层的制备方法。

背景技术

近年来碳/碳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,但是由于碳/碳复合材料的特殊物化特性,许多高温陶瓷材料无法直接作为高温涂层使用,因此大多采用过渡层/外涂层(耐高温陶瓷材料)的复合涂层方法,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。由于方石英型磷酸铝(C-AlPO4)由于其热膨胀系数(5.5×10-6/℃)与SiC(4.3~5.4×10-6/℃)很匹配,并且可以充分地铺展在基体材料表面,封填基体材料表面的孔洞等缺陷,减少基体材料的氧化活性点及基体材料与涂层系统的热膨胀失配,是很有潜力的高温涂层材料。莫来石具有耐火度高、荷重软化温度高、热震性好、抗化学侵蚀、抗蠕变、体积稳定性好,同时热膨胀系数(4.4~5.6×10-6/℃)与SiC(4.3~5.4×10-6/℃)很匹配,并且高温下可以生成低氧渗透率的SiO2相和高温稳定性良好的α-Al2O3相,可以大大提高涂层的高温抗氧化性能。方石英型磷酸铝(C-AlPO4)和莫来石的这些特性使得两者作为高温热障/热防护涂层材料具有良好的应用前景。

到目前为止,有关SiC涂层的制备方法主要有如下几种:化学气相沉积、熔浆涂覆反应、激光诱导化学沉积以及包埋法等。化学气相沉积、激光诱导化学沉积所制备的SiC涂层为较薄的具有开裂的β-SiC涂层,而且涂层与基体的结合较差;熔浆涂覆反应是直接将硅粉制备成料浆,涂覆于碳/碳复合材料表面,在高于1420℃的温度下反应而形成β-SiC涂层,该方法虽然可以获得结合较好的涂层,但是获得的涂层较薄,涂层中含有大量未反应的硅。而包埋法则是将试样放入一定配比的粉料中,在高温下通过扩散与固相反应来获得涂层,因此,该方法可以获得梯度过渡的涂层,涂层与基体的结合很好。

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