[发明专利]MC基超高温陶瓷涂层及其制备方法

权利要求书

1.一种MC基超高温陶瓷涂层，其特征在于，其原料组成为MC-Si-C-M¹Si-B₄C，按体积分数计，所述原料包括40～60%MC，15～25%Si，0～5%C，15～25%M¹Si和5～10%B₄C，C的体积分数不为0；其中MC包括HfC和ZrC，且HfC与ZrC的体积比为4︰1～1︰4；M¹Si包括MoSi₂、CrSi₂和ZrSi₂中的一种或两种以上，且MoSi₂、CrSi₂和ZrSi₂的体积比为0～2︰0～2︰1～4；

所述MC基超高温陶瓷涂层采用超音速反应等离子喷涂制备得到。

2.如权利要求1所述的MC基超高温陶瓷涂层，其特征在于，所述M¹Si包括MoSi₂、CrSi₂和ZrSi₂，且MoSi₂、CrSi₂和ZrSi₂的体积比为1～2︰1～2︰1～4。

3.如权利要求1所述的MC基超高温陶瓷涂层，其特征在于，在采用超音速反应等离子喷涂制备得到所述涂层后，对所制备的涂层进行等离子焰流反应烧结或高温反应烧结。

4.如权利要求1～3任一项所述的MC基超高温陶瓷涂层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）制备MC基超高温陶瓷团聚粉末；

（2）准备喷涂用基材；

（3）超音速反应等离子喷涂制备MC基超高温陶瓷涂层：

（3.1）基材预处理；

（3.2）采用超音速反应等离子喷涂制备MC基超高温陶瓷涂层。

5.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于，还包括对制备的MC基超高温陶瓷涂层进行等离子焰流反应烧结或高温反应烧结；

所述等离子焰流反应烧结的工艺参数为：选择等离子焰流作为热源对涂层进行扫描，扫描次数为0～12次，喷枪距涂层表面为30～100 mm，功率为20～50 kW；

所述高温反应烧结的工艺参数为：烧结温度为1300～1800℃，气氛为真空或Ar气氛，保温时间为1～2h。

6.如权利要求4或5所述的制备方法，其特征在于，步骤（3.2）中，超音速反应等离子喷涂的喷涂工艺参数为：喷涂功率为30～50kW，主气Ar流速为80～210 L/min，辅气H₂流速为3～12 L/min，喷涂距离为60～120mm，载气Ar流速为8～12 L/min，喂料速度为15～25 g/min。

7.如权利要求4或5所述的制备方法，其特征在于，步骤（1）包括：按照涂层设计的比例加入各原料，以ZrO₂作为磨球，以聚乙烯醇为粘接剂，通过滚筒球磨的方式制备浆料，将浆料喷雾造粒，在出口处收集粒径为20～80μm的团聚复合粉末；所述聚乙烯醇的用量为原料总质量的0.5～2.5%。

8.如权利要求4或5所述的制备方法，其特征在于，步骤（2）中，选用连续纤维增强复合材料或多孔材料作为喷涂用基材；所述连续纤维增强复合材料基材包括C/C、C_f/SiC和C_f/MC-SiC，其中M为Zr或Hf；所述多孔材料基材包括氮化硅、碳化硅和炭的泡沫材料，以及炭和Si-C-O的气凝胶及其复合材料。

9.如权利要求8所述的制备方法，其特征在于，步骤（3.1）中，当选用连续纤维增强复合材料为基材，基体预处理为：采用无水乙醇对基材进行清洗，烘干后进行表面喷砂粗化处理；当选用多孔材料作为基材，基体预处理为：采用无水乙醇清洗后烘干备用。