[发明专利]一种碳/碳复合材料SiC纳米线增韧莫来石-SiC复合涂层的制备方法

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方法，具体涉及一种磁控-双脉冲电泳沉积碳/碳复合材料SiC纳米线增韧莫来石-SiC复合外涂层的制备方法。

背景技术

C/C复合材料又被称为碳纤维碳基复合材料，由于其只由单一的碳元素组成，不仅具有炭及石墨材料优异的耐烧蚀性能，低密度、热膨胀系数低等优点，而且高温下还有优异的力学性能。尤其是其强度随温度的增加不降反升的性能，使其成为最有发展前途的高技术新材料之一，被广泛用作航空和航天技术领域的烧蚀材料和热结构材料。但是，C/C复合材料在温度超过500℃的氧化气氛下迅速氧化，这大大限制了其应用，因此C/C复合材料的氧化保护问题成为了近年来的研究热点之一。同时对其进行高温抗氧化防护对其高温应用具有重要的意义。

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。SiC涂层由于与C/C复合材料的物理、化学相容性好而普遍作为过渡层使用，但是单一的SiC涂层不能对C/C基体提供有效的保护，因而抗氧化外涂层成为当前的研究热点。

到目前为止，制备的外涂层有很多种，例如氮化物涂层[A.J.Dusza,P.Influence of the heat treatment on mechanical properties and oxidation resistance of SiC-Si₃N₄composites.Ceramics International,2013,67(2013):292-297]、碳化物涂层[陈石林，黄健，李姗姗，刘会忠，叶崇.C-SiC-B₄C复合材料的制备及其抗氧化性能研究.炭素,2011,2(146):1001-8948]、硅化物涂层[Huang J F,Wang B,Li H J,et al.A MoSi2/SiC oxidation protective coating for carbon/carbon composites.Corrosion Science,2011,2(53):834-839.]等。同时有制备单一SiC涂层[陈旸,王成国,赵伟.两步法制备具有自愈合能力的纯SiC涂层.物理化学学报,2012,28(1):239-244]等。制备的涂层能对C/C复合材料起到有效的防护作用。但为了使抗氧化涂层向着长寿命、耐高温、抗冲刷等方向发展还需不断努力。莫来石(热膨胀系数为5.0×10^-6/℃)陶瓷材料耐火度高、抗热震性好、抗化学侵蚀、抗蠕变、荷重软化温度高、体积稳定性好，是理想的高级耐火材料，被广泛应用于各领域。SiC具有高硬度，高耐磨性，高热传导率，低热膨胀系数及高温强度大等特点，加之SiC与莫来石的热膨胀系数比较接近，用其作为复合材料的增强相，将会使复合外涂层的性能得到进一步增强。