[发明专利]一种环境障-红外隐身一体化涂层、带涂层复合材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种可涂覆于非氧化物纤维增强非氧化物陶瓷基复合材料表面的环境障‑红外隐身一体化涂层，所述涂层为多层叠加结构，所述多层叠加结构由内至外依次包括硅黏结层、抗氧化层以及低红外发射率/封填层，所述抗氧化层为莫来石单涂层或莫来石/BSAS复合涂层，所述低红外发射率/封填层为含有贵金属填料的Bi₂O₃‑ZnO系玻璃涂层。本发明还相应提供一种带涂层复合材料及其制备方法。本发明的环境障‑红外隐身一体化涂层采用多层叠加结构，各功能层的热膨胀系数缓慢递变，减弱了各层间的热失配，可以赋予涂层优异的抗热冲击性能。

技术领域

本发明属于功能涂层及复合材料领域，尤其涉及一种复合涂层、带涂层复合材料及其制备方法。

背景技术

随着航空航天、军事侦察与制导技术的飞速发展，发动机、高速飞行器等装备对热结构材料提出了新的、更高的要求，具体表现在几个方面：(1)轻量化：高速飞行器与发动机热结构材料的轻量化可以提高装备的航程和有效载荷，提升经济与军事效益；(2)高温化：发动机推重比和飞行器飞行速度的提升，要求热结构材料可以耐受更高的温度；(3)长寿命化：可重复使用高速飞行器与航空发动机要求热结构材料在高温长时工况下性能不退化，仍然具有较高的可靠性；(4)隐身化：飞行器与发动机高温部位红外辐射特性显著，易被红外预警与红外制导系统侦察与打击，因此对热结构材料的红外隐身性能提出了新的要求。

非氧化物纤维增强非氧化物陶瓷基复合材料(主要包括碳纤维、碳化硅纤维增强的碳基、碳化硅基、氮化硅基等复合材料体系)具有耐高温、低密度、高强度等优异特性，将之替代金属材料后，可以满足发动机、高速飞行器对热结构材料的轻量化与高温化要求，是目前热结构材料的重要发展趋势。但此类材料的纤维、基体或者界面相容易在高温富氧、水汽条件发生氧化，材料性能严重下降，难以满足热结构材料的长寿命要求；同时该类材料的红外发射率较高(红外发射率0.7)，不具备红外隐身功能。

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，提供一种具有与陶瓷基复合材料热匹配性好、耐高温、高温抗氧化、低氧渗透系数、低红外发射率特点环境障-红外隐身一体化涂层、带涂层复合材料及其制备方法。为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：

一种可涂覆于非氧化物纤维增强非氧化物陶瓷基复合材料表面的环境障-红外隐身一体化涂层，所述涂层为多层叠加结构，所述多层叠加结构由内至外依次包括硅黏结层、抗氧化层以及低红外发射率/封填层，所述抗氧化层为莫来石单涂层或莫来石/BSAS复合涂层(莫来石/BSAS复合涂层由在下的莫来石涂层和在上的BSAS涂层组成)，所述低红外发射率/封填层为含有贵金属填料的Bi₂O₃-ZnO系玻璃涂层。上述BSAS的分子式为(1-x)BaO·xSrO·Al₂O₃·2SiO₂，0≤x≤1。上述Bi₂O₃-ZnO系玻璃涂层具备低红外发射率特性，且可以进一步封填抗氧化层存在的少量孔隙，进一步增强一体化涂层的抗氧化与抗水汽性能。

本发明中Bi₂O₃-ZnO系玻璃涂层能够烧结在抗氧化层表面，同时与跟抗氧化层的热膨胀系数相匹配。上述我们优选的抗氧化层与优选的Bi₂O₃-ZnO系玻璃涂层之间相互配合关系好，得到的一体化涂层的具备耐高温、高温抗氧化、低氧渗透系数、低红外发射率等特点。

上述一体化涂层中，优选的，所述低红外发射率/封填层中的贵金属填料为Ag、Pd、Au和Pt中的一种或者多种的合金。