一种在基体材料上形成的高温抗烧蚀涂层及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及一种在基体材料上形成的高温抗烧蚀涂层及其制备方法和应用。高温抗烧蚀涂层包括依次在基体材料上形成的SiC过渡层和由ZrC、SiC和Gd2O3混合而成的ZrC‑SiC‑Gd2O3复相阻氧层；在ZrC‑SiC‑Gd2O3复相阻氧层中，Gd2O3的摩尔百分数为10～20％。所述方法包括：用化学气相沉积法制备SiC过渡层；用真空等离子喷涂法制备ZrC‑SiC‑Gd2O3复相阻氧层。本发明专利技术中的高温抗烧蚀涂层具有高温自愈合性能可阻止氧化性气氛向材料内部迁移，延长涂层高温下抗烧蚀的使用时间，对陶瓷基复合材料起到有效防护作用；本发明专利技术的高温抗烧蚀涂层具有孔隙率小、结合强度高以及高温抗烧蚀性能优异等优点。

A high temperature ablation resistant coating formed on a matrix material and its preparation method and Application

The invention relates to a high temperature ablation resistant coating formed on a matrix material, a preparation method and application thereof. The high temperature anti-ablation coatings consist of SiC transition layer formed on the base material in turn and ZrC SiC Gd2O3 composite oxygen barrier layer formed by mixing ZrC, SiC and Gd2O3. In ZrC SiC Gd2O3 composite oxygen barrier layer, the molar percentage of Gd2O3 is 10-20%. The method includes: preparing SiC transition layer by chemical vapor deposition and ZrC SiC Gd2O3 multiphase oxygen barrier layer by vacuum plasma spraying. The high temperature anti-ablation coating in the invention has high temperature self-healing property, which can prevent the oxidation atmosphere from migrating to the interior of the material, prolong the anti-ablation service time of the coating at high temperature, and play an effective protective role for the ceramic matrix composite material. The high temperature anti-ablation coating in the invention has the advantages of small porosity, high bonding strength and excellent high temperature anti-ablation performance.

【技术实现步骤摘要】
一种在基体材料上形成的高温抗烧蚀涂层及其制备方法和应用
本专利技术属于高温热防护涂层及制备
，尤其涉及一种在基体材料上形成的高温抗烧蚀涂层及其制备方法和应用。
技术介绍
高超声速飞行技术是航空航天领域的核心技术之一，越来越受到各航天大国的重视。飞行器高速运动时，其前缘表面、尖端、燃烧室等部位的温度可以达到上千甚至数千摄氏度。在这些苛刻的条件下，单靠Cf/SiC、Cf/C-SiC等复合材料本身难以满足使用需求，需要在复合材料表面涂覆高温抗烧蚀涂层。超高温陶瓷(Ultra-HighTemperatureCeramics，UHTCs)在超过2500℃以上有氧气氛等苛刻环境中仍有良好稳定性，其组分主要为高熔点的过渡族金属的二元氮化物、硼化物及碳化物等，如二硼化锆(ZrB2)、碳化锆(ZrC)、碳化铪(HfC)等。研究表明，表面制备超高温陶瓷涂层是提高陶瓷基复合材料抗烧蚀能力、降低烧蚀率的有效途径。ZrC材料具有高硬度、高模量、低密度及低成本等优点，成为航空航天领域高温抗烧蚀涂层的候选材料之一。现有的ZrC涂层，由于ZrC涂层与复合材料基体的热膨胀系数相差较大，因此需要添加SiC过渡层缓本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种在基体材料上形成的高温抗烧蚀涂层，其特征在于：所述高温抗烧蚀涂层包括依次在基体材料上形成的SiC过渡层和由ZrC、SiC和Gd2O3混合而成的ZrC‑SiC‑Gd2O3复相阻氧层；在所述ZrC‑SiC‑Gd2O3复相阻氧层中，Gd2O3的摩尔百分数为10～20％。

【技术特征摘要】
1.一种在基体材料上形成的高温抗烧蚀涂层，其特征在于：所述高温抗烧蚀涂层包括依次在基体材料上形成的SiC过渡层和由ZrC、SiC和Gd2O3混合而成的ZrC-SiC-Gd2O3复相阻氧层；在所述ZrC-SiC-Gd2O3复相阻氧层中，Gd2O3的摩尔百分数为10～20％。2.根据权利要求1所述的高温抗烧蚀涂层，其特征在于：所述ZrC-SiC-Gd2O3复相阻氧层自所述SiC过渡层向外依次包括内层和外层；所述内层由摩尔百分数为10～20％的Gd2O3、摩尔比为(0.8～1.2):1的ZrC和SiC混合而成；所述外层由摩尔百分数为10～20％的Gd2O3、摩尔比为(3～5):1的ZrC和SiC混合而成。3.根据权利要求2所述的高温抗烧蚀涂层，其特征在于：所述SiC过渡层的厚度为20～40μm；和/或所述内层的厚度为40～60μm，所述外层的厚度为40～60μm。4.根据权利要求1至3任一项所述的高温抗烧蚀涂层的制备方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：(1)通过化学气相沉积法在基体材料的表面沉积所述SiC过渡层；(2)通过真空等离子喷涂法在基体材料的所述SiC过渡层上制备所述ZrC-SiC-Gd2O3复相阻氧层，由此在基体材料上制得所述高温抗烧蚀涂层。5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)包括如下子步骤：(a)将Gd2O3粉与摩尔比为(0.8～1.2):1的ZrC粉和SiC粉混合均匀，得到第一混合粉体，将Gd2O3粉与摩尔比为(3～5):1的ZrC粉和SiC粉混合均匀，得到第二混合粉体，然后将所述第...

【专利技术属性】
技术研发人员：裴雨辰，张宝鹏，刘伟，宋环君，于新民，刘俊鹏，
申请(专利权)人：航天特种材料及工艺技术研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11