The invention relates to a method for preparing a ZrC coating on the surface of C/C composite material. Includes the following steps: (1) the pretreatment of C/C composite materials; (2) preparation of alloy materials, smelting by liquid phase reaction sintering Si Zr alloy; (3) the liquid phase reaction of sintered alloy and C/C composite material into the graphite crucible is placed in a high vacuum carbon tube furnace; vacuum heating the liquid phase reaction sintering temperature; heat released after cooling, the surface of ZrC C/C composite coating. The method of the invention has the advantages of simple operation, short cycle, low cost, high bonding strength of the ZrC coating and substrate, good thermal resistance, circulation and shock performance.
【技术实现步骤摘要】
一种C/C复合材料表面ZrC涂层的制备方法
本专利技术涉及一种C/C复合材料表面涂层的制备方法,具体指一种C/C复合材料表面高结合强度抗烧蚀ZrC涂层的高效率低成本制备方法。
技术介绍
可重复使用航天器、固体火箭发动机喷管和高超音速飞行器等的耐高温部件服役温度高达1800℃以上,并在烧蚀环境下承受高压气流和高速粒子的侵蚀,发展具有优异抗烧蚀性能的耐高温结构材料已成为促进该领域发展的关键。C/C复合材料是由碳纤维增强相和碳基体相组成的一种复合材料,具有低密度、高强度、高抗热震性、低热膨胀系数、零湿膨胀、高温强度和模量随温度升高而增大,优异的摩擦磨损性能,是理想的高温耐热结构材料之一。但是,C/C复合材料在高温高速气流冲刷下显著氧化和烧蚀,已不能满足新一代高性能航空航天器对高温耐热结构材料的要求。研究表明,表面制备难熔碳化物涂层是提高C/C复合材料抗烧蚀和抗冲刷能力、降低烧蚀率的有效途径,可使C/C复合材料承受更高的燃气温度或更长的工作时间。目前,C/C复合材料表面用于提高其抗烧蚀和抗冲刷能力的难熔碳化物涂层主要包括HfC、TaC和ZrC涂层等。相比TaC和HfC,ZrC具有更低的密度,高的硬度和模量,以及低廉的制备成本,是C/C复合材料表面较为理想的抗烧蚀涂层。2009年,《carbon》第47卷中公开报道了C/C复合材料表面ZrC涂层的化学气相沉积法制备技术(CARBON47(2009)3365-3380),在ZrCl4+C3H6+H2+Ar体系中成功制备了ZrC涂层,涂层致密、均匀,抗烧蚀性能优异。但是,化学气相沉积法涂层制备成本高、涂层制备过程中产生H ...
【技术保护点】
一种C/C复合材料表面ZrC涂层的制备方法,包括以下步骤:(1)预处理C/C复合材料;(2)配制合金原料,熔炼得到液相反应烧结用Si‑Zr合金;(3)将步骤(1)处理后的C/C复合材料与步骤(2)的液相反应烧结用Si‑Zr合金置于高真空烧结炉中,加热、保温;保温结束后冷却出炉,即得到C/C复合材料表面ZrC涂层。
【技术特征摘要】
1.一种C/C复合材料表面ZrC涂层的制备方法,包括以下步骤:(1)预处理C/C复合材料;(2)配制合金原料,熔炼得到液相反应烧结用Si-Zr合金;(3)将步骤(1)处理后的C/C复合材料与步骤(2)的液相反应烧结用Si-Zr合金置于高真空烧结炉中,加热、保温;保温结束后冷却出炉,即得到C/C复合材料表面ZrC涂层。2.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,步骤(1)中预处理C/C复合材料的方法为:将C/C复合材料用300-2500号砂纸打磨,依次在水和丙酮中超声清洗5-10分钟;清洗后的C/C复合材料于60-200℃空气气氛中干燥10-100分钟,然后于300-600℃空气气氛中加热10-150分钟,冷却备用。3.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,步骤(2)是选用纯度为99%以上的纯硅和纯锆配制合金原料。4.根据权利要求3所述的制备方法,其特征在于,步骤(2)按照合金元素原子百分比Si75%-95%、Zr5%-25%配制Si-Zr合金。5....
【专利技术属性】
技术研发人员:仝永刚,白书欣,梁秀兵,陈永雄,蔡志海,刘军,柳建,张志彬,
申请(专利权)人:中国人民解放军装甲兵工程学院,
类型:发明
国别省市:北京,11
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