[发明专利]一种耐烧蚀三维镶嵌陶瓷涂层及其制备方法

权利要求书

1.一种耐烧蚀三维镶嵌陶瓷涂层的制备方法，其特征在于：在碳材料中设置内凹结构，然后将梯度高导热陶瓷内嵌体，置于内凹结构内中，获得含梯度高导热陶瓷内嵌体的碳材料，再将含梯度高导热陶瓷内嵌体的碳材料置于含硅粉的模具中，通过热蒸镀于梯度高导热陶瓷内嵌体与碳材料内凹结构壁面之间的界面形成SiC过渡层，最后再于含梯度高导热陶瓷内嵌体的碳材料的表面设置超高温陶瓷涂层，即得耐烧蚀三维镶嵌陶瓷涂层；

所述梯度高导热陶瓷内嵌体由上至下，超高温陶瓷含量逐渐降低，高热导率陶瓷逐渐增加，所述超高温陶瓷选自ZrC、HfC、VC、ZrB₂、HfB₂、TaC中的至少两种，所述高热导率陶瓷选自SiC、BN、Si₃N₄中的至少一种。

2.根据权利要求1所述的一种耐烧蚀三维镶嵌陶瓷涂层的制备方法，其特征在于：所述碳材料选自C/C复合材料或石墨，所述C/C复合材料的密度为1.6-1.85g/cm³，石墨的密度为1.5-1.9g/cm³；

所述内凹结构为圆形盲孔，所述圆形盲孔的直径为5-10mm，圆形盲孔的深度为碳材料厚度的30-50％，任意相邻的圆形盲孔的间距为圆形盲孔孔径的1.5-2倍；所述内凹结构呈等距点阵分布。

3.根据权利要求2所述的一种耐烧蚀三维镶嵌陶瓷涂层的制备方法，其特征在于：所述圆形盲孔为变径圆形盲孔，其中变径圆形盲孔的上部直径为8-10mm；下部直径为5-7mm，变径圆形盲孔的上部与变径圆形盲孔的下部的高度比为1：2-3。

4.根据权利要求1所述的一种耐烧蚀三维镶嵌陶瓷涂层的制备方法，其特征在于：所述梯度高导热陶瓷内嵌体的水平尺寸比内凹结构小0.1-0.5mm，厚度尺寸一致；所述梯度高导热陶瓷内嵌体的孔隙率≦10％；

所述梯度高导热陶瓷内嵌体均分为5层，其中最底层均为高热导率陶瓷，次底层中高热导率陶瓷的质量分数为65％～75％，超高温陶瓷的质量分数为25％～35％；中间层中高热导率陶瓷的质量分数为40％～50％，超高温陶瓷的质量分数为50％～60％；次顶层中高热导率陶瓷的质量分数为15％～25％，超高温陶瓷的质量分数为75％～85％；最顶层均为超高温陶瓷。

5.根据权利要求4所述的一种耐烧蚀三维镶嵌陶瓷涂层的制备方法，其特征在于：所述梯度高导热陶瓷内嵌体的制备过程为：按设计成份，将高热导率陶瓷、超高温陶瓷铺设在模具中，然后于保护气氛下进行无压烧结或放电等离子烧结即得梯度高导热陶瓷内嵌体，所述无压烧结的温度为1600-2000℃，无压烧结的时间为1-3h，放电等离子烧结的温度为1500-1800℃，放电等离子烧结的时间为0.5-1.5h。

6.根据权利要求1所述的一种耐烧蚀三维镶嵌陶瓷涂层的制备方法，其特征在于：所述模具中，Si粉质量为碳材料质量的0.8-1倍，所述热蒸镀的温度为1850-2000℃，热蒸镀的时间为0.5-1h。

7.根据权利要求1所述的一种耐烧蚀三维镶嵌陶瓷涂层的制备方法，其特征在于：设置超高温陶瓷涂层前，先使用400目的SiC砂纸将含梯度高导热陶瓷内嵌体的碳材料表面的SiC过渡层磨掉，然后用酒精超声清洗10-20min，最后在100-200℃下干燥6-8h。

8.根据权利要求1所述的一种耐烧蚀三维镶嵌陶瓷涂层的制备方法，其特征在于：设置超高温陶瓷涂层的过程为：按设计比例配取难熔金属粉A，与聚乙烯醇混合获得浆料，将浆料涂刷于含梯度高导热陶瓷内嵌体的碳材料的表面，固化处理，反复涂刷-固化处理2～3次，然后再将含固化层的碳材料与蒸镀母料共同置于石墨模具中，在保护气氛下进行热蒸镀处理，即获得超高温陶瓷涂层，所述难熔金属粉A选自Zr粉、Hf粉、Ta粉、Nb粉、V粉中的两种或三种，所述蒸镀母料由难熔金属粉B与Si粉混合获得，所述难熔金属粉B与Si粉的原子比为1：2～3，所述难熔金属粉B选自Zr粉、Hf粉、Ta粉、Nb粉、V粉中的至少两种。