[发明专利]一种C/C复合材料SiC‑Y2Hf2O7复合涂层及制备方法

说明书

技术领域

本发明属于涂层制备领域，涉及一种C/C复合材料SiC-Y₂Hf₂O₇复合涂层及制备方法。

背景技术

常用的铪酸盐材料的晶体结构主要有钙钛矿型和烧绿石类型。钙钛矿型的铪酸盐主要有铪酸锶(SrHfO₃)、铪酸钙(CaHfO₃)和铪酸钡(BaHfO₃)，烧绿石类型或者是缺陷型萤石结构的铪酸盐主要为稀土类铪酸盐物质(RE₂Hf₂O₇)。这两类铪酸盐都具有高的熔点，优良的高温化学稳定性，是近年来新发展的热障涂层材料，在环境热屏障方面也有着重要应用前景。

铪酸钇(Y₂Hf₂O₇)作为典型的烧绿石结构铪酸盐受到了广泛关注。制备铪酸钇粉体的方法主要有固相法和软化学法(液相法)，软化学法主要有溶胶凝胶法、共沉淀法和燃烧法。中国专利CN101580393A用固相法和共沉淀法制得了铪酸钇粉体，通过烧结制备出了铪酸钇透明陶瓷。上海硅酸盐研究所的Yikun Liao以Y(NO₃)₃和HfO(NO₃)₂为原料，甘氨酸、尿素或者甘氨酸与尿素的混合液为燃烧剂，EDTA为螯合剂，制得了Y₂Hf₂O₇粉体。澳大利亚的Karl R.Whittle以固相法1500℃下合成了一系列的La_2-xY_xZr₂O₇和La_2-xY_xHf₂O₇陶瓷研并究了其结构及化学特征。北理工柳彦博等采用Y₂O₃和HfO₂固相法1350℃下合成了Y₂Hf₂O₇粉体，经等静压成型1600℃下烧结出了Y₂Hf₂O₇陶瓷并研究了其热物理性能，结合大气等离子喷涂(APS)方法在高温合金(GH49)基体上制备了Y₂Hf₂O₇热障涂层。相对于固相法燃烧法具有合成温度低、合成速度快和结晶性良好等特点且利于规模化生产。

发明内容

要解决的技术问题

为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种C/C复合材料SiC-Y₂Hf₂O₇复合涂层及制备方法，采用的是超音速等离子喷涂技术，具有喷涂速度快、可喷涂材料范围广等显著优点。

技术方案

一种C/C复合材料SiC-Y₂Hf₂O₇复合涂层，其特征在于包括位于C/C复合材料表面的SiC内涂层，以及SiC内涂层上的Y₂Hf₂O₇外涂层。

一种制备所述C/C复合材料SiC-Y₂Hf₂O₇复合涂层的方法，其特征在于步骤如下：

步骤1、燃烧法合成Y₂Hf₂O₇粉体：以四氯化铪和硝酸钇为原料，采用Y与Hf摩尔比为1︰1的化学计量比，与去离子水配制Y₂Hf₂O₇前驱体溶液；以尿素为燃烧剂，以氨水和硝酸调节前驱体溶液pH值为1-6；所述尿素用量为硝酸钇摩尔的14～20倍；

将马弗炉升温至250～800℃时，前驱体溶液置于马弗炉中，经过自蔓延燃烧得到Y₂Hf₂O₇粉体；

步骤2、粉体高温热处理：在马弗炉内，空气气氛下，热处理温度范围为800～1400℃，热处理时间为2～4h；