[发明专利]MB2

说明书

本发明提供MB₂基超高温陶瓷涂层，包括超高温陶瓷本体涂层，该超高温陶瓷本体的组成为MB₂‑M¹Si‑Mo‑SiC，按体积分数计，其包括40～60%MB₂，20～40%M¹Si，20～40%Mo和0～20%SiC；其中MB₂包括HfB₂和ZrB₂，且体积比为4︰1～1︰4；M¹Si包括MoSi₂、CrSi₂、ZrSi₂和TaSi₂中的一种或两种以上，且体积比为0～4︰0～4：1～8：0～2。还提供一种MB₂基超高温陶瓷涂层的制备方法。本发明的陶瓷涂层耐烧蚀好、喷涂工艺性好、中高温抗氧化性能优异、结构致密且与基体强结合，本发明的方法工艺简单、涂层成分和厚度易于控制，生产效率高。

技术领域

本发明属于陶瓷涂层领域，尤其涉及一种MB₂基超高温陶瓷涂层及其制备方法。

背景技术

高超声速武器系统包括弹道导弹、吸气式高超声速飞行器，助推滑翔武器系统，可重复使用空天飞机等。高超声速武器系统面临着严酷的气动加热现象和燃气热环境，例如温度可超过2000℃，热流高于10 MW/m²，对热防护材料性能及制备技术提出了新的、更高的要求。通常要求热防护材料具有优良的高温性能、耐烧蚀抗氧化性能、力学性能、热物理性能等。材料表面涂覆涂层是提高材料性能的有效方法，表面涂层的制备工艺多样，涂层组成、结构和性能易于调控，成为最简便、最实用的材料设计和开发手段。超高温陶瓷（UHTC）是指熔点超过3000℃的过渡金属碳化物、硼化物、以及氮化物，如ZrB₂、HfB₂、TaC、HfC、NbC、ZrC、HfN等。MB₂ (M=Zr, Hf, Ta等)超高温陶瓷具有熔点高、热稳定性好、导热系数高、力学性能好，抗氧化耐烧蚀等许多优良的性能，设计制备MB₂基超高温陶瓷涂层有望满足超高温热防护材料对材料综合性能的要求。

目前已经开发出多种超高温陶瓷涂层体系及其制备技术。目前开发的涂层体系包括了ZrB₂-SiC、ZrC-SiC、ZrB₂-MoSi_2、ZrC-Al₂O₃等，目前这些材料体系的烧蚀性能、涂层致密度、结合强度还需要提高，此外，涂层厚度较低，通常小于500μm。制备方法方面，常用的主要有化学气相沉积、包埋法、浆料涂刷法、热喷涂法等。化学气相沉积(CVD)存在沉积效率低，生产成本高等不足，而且涂层成分单一，无法制备多元复合陶瓷涂层。包埋法制备的涂层均匀性较差，厚度难以控制。浆料涂刷工艺制备的涂层致密度不高，抗热震性能差，结合强度偏低。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种耐烧蚀好、喷涂工艺性好、中高温抗氧化性能优异、结构致密且与基体强结合的MB₂(M=Zr, Hf)基超高温陶瓷涂层，还提供一种工艺简单、涂层成分和厚度易于控制，生产效率高的MB₂(M=Zr, Hf)基超高温陶瓷涂层制备方法。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：