專利名稱：一種碳/碳復合材料超高溫抗氧化涂層及其制備方法
技術領域：
本發明屬于抗氧化無機材料技術領域，具體涉及一種碳/碳復合材料超高溫抗氧化涂層及其制備方法。
背景技術：
碳/碳復合材料具有高比強、高比模、低密度、低熱膨脹系數、耐熱沖擊的性能以及力學強度隨溫度的升高不降反升的獨特性能，是目前唯一可以在溫度為1800°C 2500°C的超高溫條件下保持較高力學性能的材料。然而，盡管碳/碳復合材料在超高溫條件下具有諸多優良的性能，但其在溫度高于400°C的有氧環境中極易發生氧化反應，導致碳/碳復合材料的綜合性能下降。
超高溫抗氧化涂層是提高碳/碳復合材料超高溫抗氧化性能的重要途徑。ZrB2的熔點高達3245°C，是碳/碳復合材料理想的超高溫抗氧化涂層材料。文獻 I (E. L. Corral, R. E. Loehman. Ultra-high-temperature ceramiccoatings for oxidation protection of Carbon - Carbon composites. Journal ofAmerican Ceramic Society, 2008，91 (5) : 1495-1502)和文獻 2(牛亞然，鄭學斌，丁傳賢.等離子體噴涂高溫抗氧化涂層制備與表征.熱噴涂技術，2011,3(3) :1-10)均通過加入 SiC 來提高 ZrB2 的抗氧化性能。文獻 3(D. Sciti, F. Monteverde, S. Guicciardi etal. Microstructure and mechanical properties of ZrB2-MoSi2 ceramic compositesproduced by different sintering techniques. Materials Science and EngineeringA, 2006, 434:303-309)通過加入MoSi2來提高ZrB2的抗氧化性能。然而在超高溫條件下，ZrB2-SiC和ZrB2-MoSi2的氧化產物均存在粘度低、蒸發速率快、氧擴散系數高等缺陷，導致ZrB2-SiC和ZrB2-MoSi2的氧化速率過快。文獻4 (韓杰才，胡平，張幸紅等.LaB6的添加對ZrB2-SiC基超高溫陶瓷材料氧化性能的影響.中國力學學會學術大會，2007)通過加入SiC、LaB6來提高2池2的抗氧化性能。文獻5 (李學英，張幸紅，韓杰才等.Y2O3摻雜ZrB2-SiC基超高溫陶瓷的抗燒蝕性能.稀有金屬材料與工程，2011，40 (5) :820-823)通過加入SiCJ2O3來提高ZrB2的抗氧化性能。文獻6(張偉剛.碳/碳復合材料的寬溫域自愈合抗氧化.中國材料進展，2011,30(11) :25-31)和文獻 7 (V. Medri, F. Monteverde, A. Balbo, et al. Comparison of ZrB2-ZrC-SiCcomposites fabricated by spark plasma sintering and hot-pressing. AdvancedEngineering Materials, 2005, 7 (3) : 159-163)通過加入 SiC、ZrC 來提高 ZrB2 的抗氧化性能。文獻 8 (F. Monteverde, A. Bellosi, L. Scatteia. Processing and properties ofultra-high temperature ceramics for space applications. Materials Science andEngineering A, 2008，485:415-421)通過加入SiC、HfB2來提高ZrB2的抗氧化性能。文獻4至8雖然提高了氧化產物的粘度，降低了氧化產物的蒸發速率，但仍存在氧化產物的氧擴散系數高等缺陷，導致涂層因過快氧化而失效。此外，當采用文獻I或文獻6所述的陶瓷先驅體裂解方法制備含有抗氧化增強相的多元涂層時，由于陶瓷先驅體裂解一般發生在1100°C 1500°C，ZrB2-SiC或ZrB2-ZrC-SiC與抗氧化增強相的結合強度低，抗氧化增強相易脫粘失效。當采用文獻2所述方法制備含有抗氧化增強相的多元涂層時，由于傳統等離子噴涂技術的噴涂距離遠，抗氧化增強相、2池2和SiC均為凝固相，所制涂層為層狀和多孔結構，涂層與基體的結合強度低，涂層的致密度低，超高溫抗氧化性能差。當采用文獻3所述方法制備含有抗氧化增強相的多元涂層時，無壓燒結難以實現超高溫抗氧化涂層的致密化。當采用文獻4、文獻5、文獻7和文獻8所述的熱壓燒結方法制備三元涂層時，燒結過程中的高壓將損傷碳/碳復合材料。文獻9 (李軍，羅瑞盈，張仁欽.固滲+EB-PVD法制備碳/碳復合材料防氧化復合涂 層研究.炭素技術，2007, 26 (3) : 1-5)采用電子束物理氣相沉積方法制備Y2O3-Al2O3-SiC涂層。該方法因不對基體加熱從而使制備的涂層呈柱狀晶結構，柱狀晶粒在超高溫發生再結晶致密化，導致涂層出現孔隙，與其它相混合沉積時，難以制備化學計量比的碳化物相。因此，采用該方法制備的多元涂層的超高溫抗氧化性能差。
發明內容
本發明所要解決的技術問題在于針對上述現有技術的不足，提供一種碳/碳復合材料超高溫抗氧化涂層。該涂層致密、均勻、力學性能好、與碳/碳復合材料的結合強度高，能夠有效提聞碳/碳復合材料的超聞溫抗氧化性能。為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是一種碳/碳復合材料超高溫抗氧化涂層，其特征在于，由以下體積百分比的成分組成ZrB2 55% 70%，HfC 5% 10%，SiC10% 15%，TiB2 7% 10%，Sc2O3 8% 10% ;所述碳/碳復合材料超高溫抗氧化涂層是指該涂層以碳/碳復合材料為基體，在溫度為1800°C 2500°C的條件下具有抗氧化性。上述的一種碳/碳復合材料超高溫抗氧化涂層，由以下體積百分比的成分組成ZrB2 57% 67%，HfC 6% 9%，SiC 11% 14%，TiB2 8% 10%，Sc2O3 8% 10%。上述的一種碳/碳復合材料超高溫抗氧化涂層，由以下體積百分比的成分組成ZrB2 63%, HfC 7%, SiC 12%, TiB2 9%, Sc2O3 9%。另外，本發明還提供了一種制備上述碳/碳復合材料超高溫抗氧化涂層的方法，其特征在于，該方法包括以下步驟步驟一、將碳/碳復合材料打磨拋光后，在介質中超聲波清洗干凈，然后放入烘箱中烘干；步驟二、將ZrB2粉體、HfC粉體、SiC粉體、TiB2粉體和Sc2O3粉體按體積百分比混合后，與聚乙烯吡咯烷酮-乙醇溶液按質量比I : 2 5放入球磨罐中球磨48h 72h，得到料漿；步驟三、將步驟二中所述料漿均勻地涂刷或噴涂于步驟一中烘干后的碳/碳復合材料表面，形成厚度為300iim 1000 ii m的料衆涂層,然后置于烘箱中烘干；步驟四、將步驟三中烘干后的表面帶有料漿涂層的碳/碳復合材料放入電子束爐的真空室中，真空室中的電子束將表面帶有料漿涂層的碳/碳復合材料加熱至2500 2700°C，保持0. 5h Ih后自然冷卻至25°C室溫，得到厚度為220 y m 840 y m的碳/碳復合材料ZrB2-HfC-SiC-TiB2-Sc2O3涂層；所述真空室的壓力為I. 8X KT2Pa 2. OX l(T2Pa。上述的一種碳/碳復合材料超高溫抗氧化涂層的制備方法，步驟一中所述打磨拋光的過程為依次使用400號、600號、800號和1200號的水磨砂紙將碳/碳復合材料打磨拋光。上述的一種碳/碳復合材料超高溫抗氧化涂層的制備方法，步驟一中所述介質為丙酮、無水乙醇或去離子水。上述的一種碳/碳復合材料超高溫抗氧化涂層的制備方法，步驟二中各粉體的平均粒徑分別為=ZrB2粉體的平均粒徑為I ii m 2 ii m，HfC粉體的平均粒徑為I ii m 2 y m，SiC粉體的平均粒徑為0. 05 ii m I ii m，TiB2粉體的平均粒徑為I y m 3 y m，Sc2O3粉體的平均粒徑為I U m 3 ii m。 上述的一種碳/碳復合材料超高溫抗氧化涂層的制備方法，步驟二中各粉體的質量純度均彡99. 6%。上述的一種碳/碳復合材料超高溫抗氧化涂層的制備方法，步驟二中所述聚乙烯吡咯烷酮-乙醇溶液中聚乙烯吡咯烷酮的質量分數為20% 40%。上述的一種碳/碳復合材料超高溫抗氧化涂層的制備方法，步驟四中所述電子束加熱碳/碳復合材料的工藝參數為電子束的加速電壓為19kV 21kV，電子束的加熱電流為2A 3A,電子束的加熱功率為38kW 63kW,電子束的束斑直徑為cI5ISmm C>30mm。本發明與現有技術相比具有以下優點(I)本發明通過在組分中添加TiB2和Sc2O3，使外層氧化產物硼硅玻璃的熔點升高、蒸發速率降低、粘度升高、氧擴散系數降低，使內層氧化產物ZrOjP HfO2的熔點升高、氧擴散系數降低、相穩定，因此可以有效提高碳/碳復合材料的超高溫抗氧化性。(2)本發明先將ZrB2、HfC、SiC、TiB2, Sc2O3和有機溶劑混合球磨后噴涂到碳/碳復合材料的表面得到料漿涂層，再采用電子束將表面帶有料漿涂層的碳/碳復合材料加熱至高溫，憑借電子束的轟擊作用、高溫擴散驅動作用及Sc2O3的促滲作用，料漿涂層各組分之間以及料漿涂層與碳/碳復合材料之間發生擴散燒結，同時HfC相、SiC相的釘扎作用又能夠抑制晶粒在燒結過程中的過分生長，因此所制涂層致密均勻、力學性能好、與碳/碳復合材料的結合強度高，制備工藝對碳/碳復合材料基體無損傷。(3)采用本發明制備的碳/碳復合材料ZrB2-HfC-SiC-TiB2-Sc2O3涂層的超高溫抗氧化性優良，置于2200°C的氧乙炔焰中氧化燒蝕300s后，線燒蝕率僅為0. 16 u m/s
0.25 u m/s。下面結合附圖和實施例對本發明作進一步詳細說明。
圖I為本發明實施例I制備的碳/碳復合材料超高溫抗氧化涂層的斷面掃描電鏡照片。圖2為本發明實施例I制備的碳/碳復合材料超高溫抗氧化涂層置于2200°C的氧乙炔焰中氧化燒蝕300s后的燒蝕中心顯微形貌照片。
具體實施方式
實施例I本實施例的碳/碳復合材料超高溫抗氧化涂層由以下體積百分比的成分組成ZrB2 70%, HfC 5%, SiC 10%, TiB2 7%, Sc2O3 8%。本實施例的制備方法如下步驟一、將碳/碳復合材料依次使用400號、600號、800號和1200號的水磨砂紙打磨拋光后，在無水乙醇中超聲波清洗干凈，然后放入烘箱中烘干；步驟二、將ZrB2粉體、HfC粉體、SiC粉體、TiB2粉體、Sc2O3粉體按體積百分比混合后，與聚乙烯吡咯烷酮-乙醇溶液按質量比I : 2放入球磨罐中，球磨48h，得到料漿；所述聚乙烯吡咯烷酮-乙醇溶液中聚乙烯吡咯烷酮的質量分數為20% ;所述中各粉體的平均粒徑尺寸分別為ZrB2 2 u m, HfC 2 u m, SiC lum, TiB2 3 u m, Sc2O3 3 ym，質量純度分別為ZrB2 99. 7%, HfC 99. 7%, SiC 99. 9%, TiB2 99. 7%, Sc2O3 99. Tl。 步驟三、將步驟二中所述料漿均勻涂刷于步驟一中烘干后的碳/碳復合材料表面，形成厚度為300 的料漿涂層，然后放置于烘箱中烘干；步驟四、將步驟三中表面帶有料漿涂層的碳/碳復合材料放入電子束爐的真空室中，采用電子束將表面帶有料漿涂層的碳/碳復合材料加熱至2700°C，保溫0. 5h，自然冷卻至25°C室溫后形成厚度為220 u m的碳/碳復合材料ZrB2-HfC-SiC-TiB2-Sc2O3涂層；所述真空室的壓力為2.0X10_2Pa，所述電子束的加速電壓為21kV，電子束的加熱電流為2A，電子束的加熱功率為42kW，電子束的束斑直徑為￠15mm。本實施例制備的碳/碳復合材料ZrB2-HfC-SiC-TiB2-Sc2O3涂層的斷面掃描電鏡照片如圖I所示，涂層致密、均勻且與碳/碳復合材料基體結合良好。本實施例制備的碳/碳復合材料ZrB2-HfC-SiC-TiB2-Sc2O3涂層置于2200°C氧乙炔焰中氧化燒蝕300s后的燒蝕中心顯微形貌照片如圖2所示，燒蝕中心220 u m厚的涂層未被完全氧化燒蝕掉，涂層的氧化產物膜凝固后形成致密保護膜，附著在碳/碳復合材料的表面，有效地提聞了碳/碳復合材料基體的超聞溫抗氧化性能。本實施例制備的碳/碳復合材料ZrB2-HfC-SiC-TiB2-Sc2O3涂層的線燒蝕率僅為0. 16 u m/s。實施例2本實施例的碳/碳復合材料超高溫抗氧化涂層由以下體積百分比的成分組成ZrB2 67%, HfC 6%, SiC 11%, TiB2 8%, Sc2O3 8%。本實施例的制備方法如下步驟一、將碳/碳復合材料依次使用400號、600號、800號和1200號的水磨砂紙
打磨拋光后，在丙酮中超聲波清洗干凈，然后放入烘箱中烘干；步驟二、將ZrB2粉體、HfC粉體、SiC粉體、TiB2粉體、Sc2O3粉體按體積百分比混合后，與聚乙烯吡咯烷酮-乙醇溶液按質量比I : 5放入球磨罐中球磨64h，得到料漿；所述聚乙烯吡咯烷酮-乙醇溶液中聚乙烯吡咯烷酮的質量分數為24% ;所述各粉體的平均粒徑分別為ZrB2 I u m, HfC I u m, SiC 0. 05 u m, TiB2 I u m, Sc2O3 I u m，質量純度分別為 ZrB299. 6%, HfC 99. 6%, SiC 99. 6%, TiB2 99. 6%, Sc2O3 99. 6% ；步驟三、將步驟二中所述料漿均勻噴涂于步驟一中烘干后的碳/碳復合材料表面，形成厚度為550 的料漿涂層，然后放置于烘箱中烘干；步驟四、將步驟三中表面有料漿涂層的碳/碳復合材料放入電子束爐的真空室中，采用電子束將表面帶有料漿涂層的碳/碳復合材料加熱至2650°C，保溫lh，自然冷卻至25°C室溫后得到厚度為450 u m的碳/碳復合材料ZrB2-HfC-SiC-TiB2-Sc2O3涂層；所述真空室的壓力為I. 8X 10_2Pa，所述電子束的加速電壓為21kV，電子束的加熱電流為3A，電子束的加熱功率為63kW，電子束的束斑直徑為0>20mm。本實施例制備的碳/碳復合材料ZrB2-HfC-SiC-TiB2-Sc2O3涂層致密、均勻，與碳/碳復合材料基體結合良好；置于2200°C的氧乙炔焰中氧化燒蝕300s后，涂層氧化燒蝕不明顯，氧化產物膜凝固后形成致密保護膜，涂層的線燒蝕率僅為0. 19 u m/s0實施例3本實施例的碳/碳復合材料超高溫抗氧化涂層由以下體積百分比的成分組成ZrB2 63%, HfC 7%, SiC 12%, TiB2 9%, Sc2O3 9%。本實施例的制備方法如下
步驟一、將碳/碳復合材料依次使用400號、600號、800號和1200號的水磨砂紙打磨拋光后，在去離子水中超聲波清洗干凈，然后放入烘箱中烘干；步驟二、將ZrB2粉體、HfC粉體、SiC粉體、TiB2粉體、Sc2O3粉體按體積百分比混合后，與聚乙烯吡咯烷酮-乙醇溶液按質量比I : 3放入球磨罐中，球磨48h，得到料漿；所述聚乙烯吡咯烷酮-乙醇溶液中聚乙烯吡咯烷酮的質量分數為20% ;所述各粉體的平均粒徑尺寸分別為ZrB2 2 u m, HfC 2 u m, SiC 0. 5 u m, TiB2 2 u m, Sc2O3 2 ym，質量純度分別為ZrB2 99. 8%, HfC 99. 7%, SiC 99. 6%, TiB2 99. 8%, Sc2O3 99. 7% ；步驟三、將步驟二中所述料漿均勻涂刷于步驟一中烘干后的碳/碳復合材料表面，形成厚度為700 的料漿涂層，然后放置于烘箱中烘干； 步驟四、將步驟三中表面有料漿涂層的碳/碳復合材料放入電子束爐的真空室中，采用電子束將表面有料漿涂層的碳/碳復合材料加熱至2600°C，保溫0. 5h，自然冷卻至25°C室溫后形成厚度為610 u m的碳/碳復合材料ZrB2-HfC-SiC-TiB2-Sc2O3涂層；所述真空室的壓力為2. OX 10_2Pa，所述電子束的加速電壓為20kV，電子束的加熱電流為2. 5A，電子束的加熱功率為50kW，電子束的束斑直徑為0>30mm。本實施例制備的碳/碳復合材料ZrB2-HfC-SiC-TiB2-Sc2O3涂層致密、均勻，與碳/碳復合材料基體結合良好；置于2200°C的氧乙炔焰中氧化燒蝕300s后，涂層氧化燒蝕不明顯，氧化產物膜凝固后形成致密保護膜，涂層的線燒蝕率僅為0. 21 u m/s。實施例4本實施例的碳/碳復合材料超高溫抗氧化涂層由以下體積百分比的成分組成ZrB2 57%, HfC 9%, SiC 14%, TiB2 10%, Sc2O3 10%。本實施例的制備方法如下步驟一、將碳/碳復合材料依次使用400號、600號、800號和1200號的水磨砂紙打磨拋光后，在無水乙醇中超聲波清洗干凈，然后放入烘箱中烘干；步驟二、將ZrB2粉體、HfC粉體、SiC粉體、TiB2粉體和Sc2O3粉體按體積百分比混合后，與聚乙烯吡咯烷酮-乙醇溶液按質量比I : 2放入球磨罐中球磨64h，得到料漿；所述聚乙烯吡咯烷酮-乙醇溶液中聚乙烯吡咯烷酮的質量分數為40% ;所述各粉體的平均粒徑分別為ZrB2 I u m, HfC lum, SiC 0. 05 um, TiB2 2 u m, Sc2O3 2 y m，質量純度分別為 ZrB299. 9%, HfC 99. 7%, SiC 99. 8%, TiB2 99. 9%, Sc2O3 99. 8% ；
步驟三、將步驟二中所述料漿均勻涂刷于步驟一中烘干后的碳/碳復合材料表面，形成厚度為850 u m的料漿涂層，然后放置于烘箱中烘干；步驟四、將步驟三中表面帶有料漿涂層的碳/碳復合材料放入電子束爐的真空室中，采用電子束將表面有料漿涂層的碳/碳復合材料加熱至2550°C，保溫lh，自然冷卻至25°C室溫后得到厚度為720 u m的碳/碳復合材料ZrB2-HfC-SiC-TiB2-Sc2O3涂層；所述真空室的壓力為1.8X10_2Pa，所述電子束的加速電壓為19kV，電子束的加熱電流為2A，電子束的加熱功率為38kW，電子束的束斑直徑為￠15mm。本實施例制備的碳/碳復合材料ZrB2-HfC-SiC-TiB2-Sc2O3涂層致密、均勻，與碳/碳復合材料基體結合良好；置于2200°C的氧乙炔焰中氧化燒蝕300s后，涂層氧化燒蝕不明顯，氧化產物膜凝固后形成致密保護膜，涂層的線燒蝕率僅為0. 23 u m/s0實施例5本實施例的碳/碳復合材料超高溫抗氧化涂層由以下體積百分比的成分組成ZrB2 55%, HfC 10%, SiC 15%, TiB2 10%, Sc2O3 10%。本實施例的制備方法如下步驟一、將碳/碳復合材料依次使用400號、600號、800號和1200號的水磨砂紙打磨拋光后，在去離子水中超聲波清洗干凈，然后放入烘箱中烘干；步驟二、將ZrB2粉體、HfC粉體、SiC粉體、TiB2粉體和Sc2O3粉體按體積百分比混合后，與聚乙烯吡咯烷酮-乙醇溶液按質量比I : 4放入球磨罐中，球磨72h，得到料漿；所述聚乙烯吡咯烷酮-乙醇溶液中聚乙烯吡咯烷酮的質量分數為30% ;所述各粉體的平均粒徑分別為=ZrB2 lum, HfC lum, SiC lum, TiB2 lum, Sc2O3 I U m，質量純度分別為 ZrB299. 6%, HfC 99. 7%, SiC 99. 6%, TiB2 99. 9%, Sc2O3 99. 9% ；步驟三、將步驟二中所述料漿均勻噴涂于步驟一中烘干后的碳/碳復合材料表面，形成厚度為1000 的料漿涂層，然后放置于烘箱中烘干；步驟四、將步驟三中表面有料漿涂層的碳/碳復合材料放入電子束爐的真空室中，采用電子束將表面帶有料漿涂層的碳/碳復合材料加熱至2500°C，保溫0. 5h，自然冷卻至25°C室溫后形成厚度為840 u m的碳/碳復合材料ZrB2-HfC-SiC-TiB2-Sc2O3涂層；所述 真空室的壓力為1.8X10_2Pa，所述電子束的加速電壓為20kV，電子束的加熱電流為3A，電子束的加熱功率為60kW，電子束的束斑直徑為0>30mm。本實施例制備的碳/碳復合材料ZrB2-HfC-SiC-TiB2-Sc2O3涂層致密、均勻，與碳/碳復合材料基體結合良好；置于2200°C的氧乙炔焰中氧化燒蝕300s后，涂層氧化燒蝕不明顯，氧化產物膜凝固后形成致密保護膜，涂層的線燒蝕率僅為0. 25 u m/s0本發明實施例采用的電子束爐為烏克蘭電技術機械科學生產公司制造的L8型電子束爐。以上所述，僅是本發明的較佳實施例，并非對本發明作任何限制。凡是根據發明技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、變更以及等效變化，均仍屬于本發明技術方案的保護范圍內。
權利要求
1.一種碳/碳復合材料超高溫抗氧化涂層，其特征在于，由以下體積百分比的成分組成ZrB2 55% 70%，HfC 5% 10%，SiC 10% 15%，TiB2 7% 10%，Sc2O3 8% 10% ;所述碳/碳復合材料超高溫抗氧化涂層是指該涂層以碳/碳復合材料為基體，在溫度為1800°C 2500 0C的條件下具有抗氧化性。
2.根據權利要求I所述的一種碳/碳復合材料超高溫抗氧化涂層，其特征在于，由以下體積百分比的成分組成ZrB2 57% 67%，HfC 6% 9%，SiC 11% 14%，TiB2 8% 10%，Sc2O3 8% 10%。
3.根據權利要求2所述的一種碳/碳復合材料超高溫抗氧化涂層，其特征在于，由以下體積百分比的成分組成-.ZrB2 63%, HfC 7%, SiC 12%, TiB2 9%, Sc2O3 9%。
4.一種制備如權利要求1、2或3所述碳/碳復合材料超高溫抗氧化涂層的方法，其特征在于，該方法包括以下步驟 步驟一、將碳/碳復合材料打磨拋光后，在介質中超聲波清洗干凈，然后放入烘箱中烘干; 步驟二、將ZrB2粉體、HfC粉體、SiC粉體、TiB2粉體和Sc2O3粉體按體積百分比混合后，與聚乙烯吡咯烷酮-乙醇溶液按質量比I : 2 5放入球磨罐中球磨48h 72h，得到料漿； 步驟三、將步驟二中所述料漿均勻地涂刷或噴涂于步驟一中烘干后的碳/碳復合材料表面，形成厚度為300 ii m 1000 V- m的料衆涂層,然后置于烘箱中烘干； 步驟四、將步驟三中烘干后的表面帶有料漿涂層的碳/碳復合材料放入電子束爐的真空室中，真空室中的電子束將表面帶有料漿涂層的碳/碳復合材料加熱至2500 2700°C，保持0. 5h Ih后自然冷卻至25°C室溫，得到厚度為220 ii m 840 u m的碳/碳復合材料ZrB2-HfC-SiC-TiB2-Sc2O3 涂層；所述真空室的壓力為 I. 8X KT2Pa 2. OX l(T2Pa。
5.根據權利要求4所述的方法，其特征在于，步驟一中所述打磨拋光的過程為依次使用400號、600號、800號和1200號的水磨砂紙將碳/碳復合材料打磨拋光。
6.根據權利要求4所述的方法，其特征在于，步驟一中所述介質為丙酮、無水乙醇或去離子水。
7.根據權利要求4所述的方法，其特征在于，步驟二中各粉體的平均粒徑分別為=ZrB2粉體的平均粒徑為I U m 2 ii m，HfC粉體的平均粒徑為I y m 2 y m，SiC粉體的平均粒徑為0. 05 ii m I ii m，TiB2粉體的平均粒徑為I y m 3 y m，Sc2O3粉體的平均粒徑為I U m 3 u m0
8.根據權利要求4所述的方法，其特征在于，步驟二中各粉體的質量純度均>99.6%。
9.根據權利要求4所述的方法，其特征在于，步驟二中所述聚乙烯吡咯烷酮-乙醇溶液中聚乙烯吡咯烷酮的質量分數為20% 40%。
10.根據權利要求4所述的方法，其特征在于，步驟四中所述電子束加熱碳/碳復合材料的工藝參數為電子束的加速電壓為19kV 21kV，電子束的加熱電流為2A 3A，電子束的加熱功率為38kW 63kW,電子束的束斑直徑為cI5ISmm C>30mm。
全文摘要
本發明提供了一種碳/碳復合材料超高溫抗氧化涂層，由一定體積百分比的ZrB2、HfC、SiC、TiB2和Sc2O3組成。另外，本發明還提供了一種碳/碳復合材料超高溫抗氧化涂層的制備方法，包括以下步驟一、碳/碳復合材料打磨拋光、洗凈烘干；二、ZrB2、HfC、SiC、TiB2、Sc2O3和有機溶劑球磨為料漿；三、將料漿涂于碳/碳復合材料表面，得到料漿涂層；四、電子束熔燒表面帶有料漿涂層的碳/碳復合材料，得到碳/碳復合材料ZrB2-HfC-SiC-TiB2-Sc2O3涂層。采用本發明制備的涂層致密、均勻、力學性能好、與碳/碳復合材料基體的結合強度高，能夠有效提高碳/碳復合材料的超高溫抗氧化性能。
文檔編號C04B41/85GK102674892SQ20121017655
公開日2012年9月19日 申請日期2012年5月31日 優先權日2012年5月31日
發明者華云峰, 姬壽長, 李爭顯, 杜繼紅, 王寶云, 王彥峰 申請人:西北有色金屬研究院