[发明专利]一种碳/碳复合材料莫来石晶须增韧莫来石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，具体涉及一种超声-双脉冲水热电泳沉积碳/碳复合材料莫来石晶须增韧莫来石复合外涂层的制备方法。

背景技术

C/C复合材料是以碳纤维为增强相的碳基复合材料，由于其只由单一的碳元素组成，不仅具有碳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，如高强度、高模量、良好的断裂韧性和耐磨性能。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涂层由于具有较好的抗氧化性能以及与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，制备的复合外涂层有很多种，例如Mullite-Al₂O₃-SiC涂层[HuangJian-Feng,Zeng Xie-Rong,Li He-Jun,Xiong Xin-Bo,Huang Min,Mullite-Al₂O₃-SiCoxidation protective coa-ting for carbon/carbon composites.Carbon,2003,41,2825-2829.]、SiC晶须增韧MoSi₂-SiC-Si涂层[Fu Qian-Gang,Li He-Jun,Li Ke-Zhi,Shi Xiao-Hong,Hu Zhi-Biao,Huang Min,SiCwhisker-toug-hened MoSi2-SiC-Si coating to protect carbon/carbon composites against oxidation,Carbon.2006,44,1866.]、MoSi₂/SiC涂层[Huang J F,Wang B,Li H J,et al.A MoSi₂/SiC oxidation protective coa-ting for carbon/carbon composites.Corrosion Science,2011,2(53):834-839.]等。制备的复合涂层能对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。莫来石晶须具有耐高温、耐磨损、抗氧化、热膨胀系数较小、高温强度较大、抗热震性能较好及具有高温蠕变小等优异性能，并且用莫来石晶须增韧莫来石避免了由于热膨胀系数的失配而产生裂纹。因此，用莫来石晶须增强莫来石成为提高莫来石陶瓷韧性和可靠性的有效途径。并且到目前为止，用其作为抗氧化涂层的研究还很少见报道。