一种环境障碍涂层及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供的环境障碍涂层，由包覆在C/SiC复合材料上的由内向外依次设置的SiC粘结层、莫来石中间层和硅酸镱外涂层组成。该涂层采用二次化学气相沉积法制备得到SiC涂层包覆的C/SiC复合材料；溶胶‑凝胶结合空气喷涂工艺制备莫来石中间层，固体反应烧结+空气喷涂工艺制备硅酸镱外涂层。本发明专利技术通过巧妙的EBC涂层体系和制备工艺的设计，首次通过固相反应烧结结合空气喷涂工艺制备硅酸镱外涂层，使莫来石中间层和硅酸镱外涂层之间结合紧密，涂层致密无裂纹。对传统溶胶‑凝胶工艺做了很大程度上的改进，极大程度上避免了传统溶胶‑凝胶法制备涂层在烧结过程中开裂、剥落、结合力差的不足，能满足大型构件和异形件的使用。

An environmental barrier coating and its preparation and Application

【技术实现步骤摘要】
一种环境障碍涂层及其制备方法和应用
本专利技术涉及高温抗氧化/抗腐蚀复合涂层制备
，更具体地，涉及一种环境障碍涂层及其制备方法和应用。
技术介绍
高推重比是高性能航空发动机的衡量标志之一，提高发动机涡轮前进气口温度和降低材料的密度可显著提高其推重比。目前，传统高温合金材料的应用温度已经接近极限。C/SiC复合材料与传统高温合金材料相比，具有密度低、硬度高、高温力学性能优异、抗热震能力强等优点，C/SiC复合材料的比强度高，能保持在1600℃而不降低，是一种非常理想的高温结构材料，在航空航天、能源化工、武器装备、交通运输等领域具有广阔的应用前景。但是，C/SiC复合材料中的碳纤维于400℃以上开始氧化，SiC基体在1200℃以上温度氧化形成的SiO2膜会与环境中的水蒸气反应生成具有挥发性的Si(OH)x，使其力学性能降低。C/SiC复合材料高温环境下，对氧气的敏感性限制了其在高性能航空发动机上的应用。为此，解决高温有氧环境下C/SiC复合材料中碳纤维的氧化问题成为其能在航空发动机上应用的关键技术。在包括C/SiC复合材料内的陶瓷基复本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种环境障碍涂层，其特征在于，由包覆在C/SiC复合材料上的由内向外依次设置的SiC粘结层、莫来石中间层和硅酸镱外涂层组成。/n

【技术特征摘要】
1.一种环境障碍涂层，其特征在于，由包覆在C/SiC复合材料上的由内向外依次设置的SiC粘结层、莫来石中间层和硅酸镱外涂层组成。


2.一种权利要求1所述环境障碍涂层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1.二次化学气相沉积法制备SiC粘结层
将C/SiC复合材料表面用砂纸磨平后超声清洗干净并干燥，置于化学气相沉积炉中；持续通入沉积气源、载气和稀释气体，控制炉内温度为1050℃~1200℃；进行第一次沉积后，将试样调转180°，进行第二次沉积，随炉冷却得到SiC粘结层包覆C/SiC复合材料样品；
S2.使用溶胶-凝胶结合空气喷涂工艺制备莫来石中间层
S21.以可溶性铝盐、硅酸酯为原料，按照摩尔比，Al：Si：有机溶剂一：催化剂=2~3：1~1.5：15~25：0.3~0.5配取，进行水解和缩合反应得到莫来石前驱体溶胶；使用所述莫来石前驱体溶胶分别制备得到莫来石微粉A和莫来石前驱体凝胶B；
S22.将所述莫来石微粉A：所述莫来石前驱体凝胶B按质量比4~6：1配取预煅烧莫来石混合物；将所述预煅烧莫来石混合物总质量的0.5~1wt.%配取成膜助剂，1~3wt.%配取干燥抑制剂一；加入有机溶剂二，并球磨均匀得到莫来石涂层前驱体料浆，所述预煅烧莫来石混合物的总质量与所用有机溶剂二的质量比为20~30wt.%；将所述莫来石涂层前驱体料浆通过空气喷涂工艺均匀涂覆在SiC粘结层表面，于1300~1500℃空气环境烧结，得到莫来石中间层；
S3.使用固体反应烧结+空气喷涂工艺制备硅酸镱外涂层
S31以镱和硅的氧化物粉末为原料，按照摩尔比Yb：Si=1.05~1.1：1，配取原料球磨得到镱和硅的氧化物混合粉末，将镱和硅的氧化物混合粉末置于马弗炉中，于1400~1600℃空气环境中烧结4~8h，研磨后，以200~300r/min的转速继续球磨10h以上得到硅酸镱微粉C；
S32.按照所配取硅酸镱微粉C总质量的0.5~1wt.%配取烧结助剂，0.5~2wt.%配取干燥抑制剂二；加入有机溶剂三并球磨均匀，得到硅酸镱涂层前驱体料浆，配取预煅烧硅酸镱粉C、烧结助剂、干燥抑制剂二的总质量与所述有机溶剂三的质量比为40~60wt.%；将硅酸镱涂层前驱体料浆通过空气喷涂工艺均匀涂覆在莫来石中间层表面，于1200~1400℃空气环境烧结，得到硅酸镱外涂层。...

【专利技术属性】
技术研发人员：李杨，陈鹏举，肖鹏，李专，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：湖南;43