一种二硼化铪-碳化硅-二硅化钽-氧化钆复合涂层及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种二硼化铪

【技术实现步骤摘要】
一种二硼化铪
‑
碳化硅
‑
二硅化钽
‑
氧化钆复合涂层及其制备方法


[0001]本专利技术涉及复合粉体材料材料
，特别涉及一种二硼化铪
‑
碳化硅
‑
二硅化钽
‑
氧化钆复合涂层及其制备方法。

技术介绍

[0002]碳纤维增强碳基体复合材料(C/C)具有密度小、高温下热膨胀系数低且力学性能优异的特点，被视为最有希望应用在飞行器热端部件的材料之一。但是在400℃以上的有氧环境中，碳纤维增强碳基体复合材料容易被氧化，导致其性能降低。在其表面制备抗氧化烧蚀涂层是有效的方法之一。
[0003]现有的抗氧化烧蚀涂层的材料为HfB2/SiC陶瓷复合材料。但是，随着温度的升高，其氧化产物高温发射率较低的问题开始凸显，涂层在服役过程中挥迅速积累大量热能，短时间内涂层表面升至很高的温度，使得涂层中致密硼硅玻璃阻氧层快速汽化，造成涂层阻氧能力下降，引起涂层氧化速率急剧提升，超过涂层服役极限，导致涂层在较短的时间内便发生完全变质以及功能退化，丧失对基体材料的防护。
[0004]因此，亟需提供一种具有良好高温氧化性和发射率的陶瓷涂层，以实现对碳纤维增强碳基体复合材料的保护。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本专利技术目的在于提供一种二硼化铪
‑
碳化硅
‑
二硅化钽
‑
氧化钆复合涂层及其制备方法。本专利技术提供的二硼化铪
‑
碳化硅<br/>‑
二硅化钽
‑
氧化钆复合涂层兼具良好的高温抗氧化性和发射率。
[0006]为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：
[0007]本专利技术提供了一种二硼化铪
‑
碳化硅
‑
二硅化钽
‑
氧化钆复合涂层的制备方法，包括以下步骤：
[0008]对基体进行预热，将二硼化铪
‑
碳化硅
‑
二硅化钽
‑
氧化钆复合粉体大气等离子喷涂到预热基体表面，得到二硼化铪
‑
碳化硅
‑
二硅化钽
‑
氧化钆复合涂层；
[0009]所述二硼化铪
‑
碳化硅
‑
二硅化钽
‑
氧化钆复合粉体为熔融共晶态，成分包括以下体积百分含量的组分：
[0010][0011]优选的，所述大气等离子喷涂的主气为氩气，所述主气的流量为80～90L/min；
[0012]辅气为氦气，所述辅气的流量为40～50L/min；
[0013]载气为氩气，所述载气的流量为11～13L/min。
[0014]优选的，所述大气等离子喷涂的电流为850～900A，喷涂距离为65～75mm，喷涂角度为90
°
，送粉率为1.7～2RPM。
[0015]优选的，所述大气等离子喷涂的喷涂次数为3～6次。
[0016]优选的，所述基体的表面粗糙度为3～7μm。
[0017]优选的，所述预热的温度为100～200℃。
[0018]优选的，所述大气等离子喷涂的过程中，还包括对基体进行冷却，所述冷却的方式为压缩空气冷却。
[0019]优选的，所述二硼化铪
‑
碳化硅
‑
二硅化钽
‑
氧化钆复合粉体的粒径为20～80μm。
[0020]本专利技术提供了上述制备方法制备得到的二硼化铪
‑
碳化硅
‑
二硅化钽
‑
氧化钆复合涂层。
[0021]优选的，所述二硼化铪
‑
碳化硅
‑
二硅化钽
‑
氧化钆复合涂层的厚度为0.15～0.25mm。
[0022]本专利技术提供了一种二硼化铪
‑
碳化硅
‑
二硅化钽
‑
氧化钆复合涂层的制备方法，包括以下步骤：对基体进行预热，将二硼化铪
‑
碳化硅
‑
二硅化钽
‑
氧化钆复合粉体大气等离子喷涂到预热基体表面，得到二硼化铪
‑
碳化硅
‑
二硅化钽
‑
氧化钆复合涂层；所述二硼化铪
‑
碳化硅
‑
二硅化钽
‑
氧化钆复合粉体为熔融共晶态，成分包括以下体积百分含量的组分：二硼化铪56～66.5％；碳化硅12～14.25％；二硅化钽12～14.25％；氧化钆5～20％。本专利技术使用二硼化铪
‑
碳化硅
‑
二硅化钽
‑
氧化钆复合粉体作为涂层原料，不仅保持了传统体系二硼化铪
‑
碳化硅较强的高温抗氧化能力，还利用二硅化钽添加相来稳定氧化物的晶型转变以及补充玻璃相，利用氧化钆添加相来提高涂层整体发射率和增强玻璃相黏度的作用，进一步提高涂层的高温抗氧侵蚀的能力。本专利技术所得涂层为超高温陶瓷涂层，在2000℃下具有良好的抗氧化性和发射率。
[0023]本专利技术采用大气等离子喷涂的方式制备涂层，具有工艺简单、易于控制、生产效率高和成本低等优点，同时能够实现涂层厚度可控、减少涂层缺陷、提高涂层致密程度、最大程度保留粉体材料特性等特性。实施例结果表明，本专利技术所得二硼化铪
‑
碳化硅
‑
二硅化钽
‑
氧化钆复合涂层经氧乙炔烧蚀考核后，涂层的质量损失率为2.77
×
10
‑4g/s；经发射率检测，涂层的发射率为0.91。
[0024]进一步的，本专利技术通过控制大气等离子喷涂的主气、辅气、载气的种类和流量，以及大气等离子喷涂的电流、喷涂距离、喷涂角度和送粉率的参数，使二硼化铪
‑
碳化硅
‑
二硅化钽
‑
氧化钆粉体材料在喷涂过程中充分熔融且不发生分解，且粉体沉积效率高，涂层孔隙率低，涂层内部未出现明显的成分偏聚和缺陷等现象，从而有利于提升其高温防护能力。
附图说明
[0025]图1为实施例1所得二硼化铪
‑
碳化硅
‑
二硅化钽
‑
氧化钆复合粉体的XRD图；
[0026]图2为实施例1所得二硼化铪
‑
碳化硅
‑
二硅化钽
‑
氧化钆复合涂层的XRD图；
[0027]图3为实施例1所得二硼化铪
‑
碳化硅
‑
二硅化钽
‑
氧化钆复合涂层的表面扫描电子显微镜图；
[0028]图4为实施例1所得二硼化铪
‑
碳化硅
‑
二硅化钽
‑
氧化钆复合涂层的截面扫描电子
显微镜图；...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种二硼化铪
‑
碳化硅
‑
二硅化钽
‑
氧化钆复合涂层的制备方法，包括以下步骤：对基体进行预热，将二硼化铪
‑
碳化硅
‑
二硅化钽
‑
氧化钆复合粉体大气等离子喷涂到预热基体表面，得到二硼化铪
‑
碳化硅
‑
二硅化钽
‑
氧化钆复合涂层；所述二硼化铪
‑
碳化硅
‑
二硅化钽
‑
氧化钆复合粉体为熔融共晶态，成分包括以下体积百分含量的组分：2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述大气等离子喷涂的主气为氩气，所述主气的流量为80～90L/min；辅气为氦气，所述辅气的流量为40～50L/min；载气为氩气，所述载气的流量为11～13L/min。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述大气等离子喷涂的电流为850～900A，喷涂距离为65～75mm，喷涂角度为90
°
，送粉率为1.7～2RPM。4.根据权利要求1所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：柳彦博，谢明劭，刘少璞，王一帆，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：