[发明专利]涂覆耐高温低红外发射率涂层的氧化物增强氧化物基复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于功能涂层及其复合材料技术领域，具体涉及一种涂覆低红外发射率涂层的复合材料及其制备方法。

背景技术

红外探测器对目标在3μm～5μm(高温)和8μm～14μm(常温)波段的红外信号进行收集，再利用目标与背景的红外辐射能量差异通过成像来识别目标。根据红外辐射能量差异计算公式：△W＝σε_目T_目⁴-σε_背T_背⁴，式中，ε_目为目标的红外发射率，ε_背为背景的红外发射率，T_目为目标的表面温度，T_背为背景温度。通常，由于发热等原因，目标的表面温度会高于背景的温度，因此，降低目标表面温度、在高温部件上制备低发射率(ε_目)涂层是降低目标与背景辐射强度差异的有效手段。

随着航空航天技术的高速发展，飞行器的飞行速度越来越快，从亚音速到音速再到超音速甚至超高音速，由此带来飞行器技术的两个发展趋势。趋势之一，飞行器使用的材料越轻越具有技术优势，对飞行器材料重量的考量简直可以以克计量。在此发展趋势的指导下，一批新型材料逐渐取代传统的金属合金材料，其中，氧化物增强氧化物复合材料(诸如，SiO₂/SiO₂、莫来石/莫来石、Al₂O₃/SiO₂、Al₂O₃/Al₂O₃等)由于具有轻质、耐高温，抗氧化等特性，已经成功代替金属合金材料应用在飞行器发动机尾喷管和鼻锥等热端部件。趋势之二，飞行器高速飞行时，流经飞行器表面的气流由于摩擦等原因受到阻滞，动能转变为热能，产生气动加热现象，使飞行器表面温度急剧升高，产生强烈的红外辐射特征，因此，控制飞行器表面(包括热端部件)的红外辐射，成为飞行器设计和制备的一个趋势，而作为控制红外辐射最常用的低发射率涂层技术，其涂层的耐高温性能成为研究人员迫切需要解决的问题。

然而，目前几乎所有的低发射率涂层(常温或高温)都是基于金属合金材料为基底(板)设计和制备的。因此，设计一种能够在由氧化物增强氧化物复合材料制备的飞行器高温部件上使用，并且具有使用温度高、性能稳定、发射率低的耐高温低红外发射率涂层将具有重要的现实意义。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，克服以上背景技术中提到的不足和缺陷，提供一种涂覆耐高温低红外发射率涂层的氧化物增强氧化物基复合材料，该复合材料上涂覆的涂层具有结合性好、厚度薄、耐高温、可有效降低高温部件红外辐射、性能稳定、成本低等优点；还相应提供一种工艺简单、操作容易、产品性能优异的前述氧化物增强氧化物基复合材料的制备方法。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为一种涂覆耐高温低红外发射率涂层的氧化物增强氧化物基复合材料，包括复合材料基底和涂覆于复合材料基底上的涂层，所述涂层主要由Bi₂O₃-Al₂O₃-SiO₂系玻璃相和AgPd合金相组成，所述涂层与复合材料基底的层间以化学键合方式相连接。

上述的氧化物增强氧化物基复合材料中，优选的：所述涂层的耐受温度在1000℃以上，在3～5μm红外波段的平均红外发射率小于0.3。涂层的厚度最小可达15μm，优选可控制在15μm～30μm，表面粗糙度Ra可小于3μm。

上述的氧化物增强氧化物基复合材料中，优选的：所述Bi₂O₃-Al₂O₃-SiO₂系玻璃相和AgPd合金相中，Bi₂O₃-Al₂O₃-SiO₂系玻璃、金属Ag和金属Pd的质量比为(15～20)∶(50～65)∶(20～35)。