[发明专利]炭/炭复合材料碳化硅/钼-硅-铝涂层的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种化工材料的制备方法，特别是涉及一种适用于炭/炭(C/C)复合材料涂层的制备方法。

背景技术

C/C复合材料是目前唯一能在1650℃以上使用的结构材料，其在航宇工业等领域得到了广泛的应用。但C/C复合材料在高温有氧环境（≥450℃）下易氧化，是其应用于高温热结构部件的瓶颈问题，而涂层技术是解决该材料高温易氧化问题的有效措施。MoSi₂具有1800℃氧化气氛下的高温稳定性，能够在1650℃的空气中连续使用2000小时以上，并具有优良的自愈合性能，已被广泛用于高温合金、难熔金属以及C/C复合材料的防氧化涂层。但是，MoSi₂具有室温脆性、高温抗蠕变性差以及氧化后氧化膜易挥发与脱落等问题，这些缺陷导致MoSi₂涂层在氧化防护过程中容易失效。

文献1“Thermal properties of MoSi₂ with minor aluminum substitutions，T.Dasgupta,A.M.Umari.Intermetallics 15(2007)128-132”公开了一种自蔓延高温合成的Mo(Si,Al)₂，并研究了其热膨胀系数和热传导率。该材料由C11b和C40相组成，具有与纯MoSi₂相近的K/α（热传导率与热膨胀系数之比，是决定材料抗热震性能的主要因素）值及比其更高的抗氧化性，因此是一种很有希望的高温抗热震涂层。

文献2“Oxidation behavior of a Mo(Si,Al)₂ based composite at 1500℃，L.Ingemarsson,K.L.G.Johansson.Intermetallics 19(2011)1319-1329”研究了Mo(Si,Al)₂在1500℃下的氧化。氧化时该材料形成了连续的Al₂O₃保护膜，随着氧化时间（1-1000h）的延长，最外层保护膜转变为Al₂O₃、SiO₂和莫来石的混合物，使其具有更高的防氧化性能。

文献3“High temperature oxidation and pesting of Mo(Si,Al)₂，Toshio Maruyama,Katsuyuki Yanagihara.Materials Science and Engineering A239-240(1997)828-841”研究了C40 Mo(Si,Al)₂的氧化行为。在低于1868K的高温环境下Mo(Si,Al)₂生成Al₂O₃保护膜。高于1868K时，生成液相SiO₂-Al₂O₃，在降温过程中，这种超共晶液相抑制了β-方石英的生成，最终形成粘结良好的均质保护膜。均质的Mo-Si-Al-O层包覆了基体自身的孔洞和裂纹，而且具有比MoSi₂氧化生成的Mo-Si-O层更好的塑性。

Mo(Si,Al)₂具有比MoSi₂更加优异的性能，是一种有潜力的高温抗氧化材料。因此采用包埋技术制备C/C复合材料SiC/Mo(Si,Al)₂涂层，以实现对C/C复合材料的高温长时间防氧化保护。但是Mo(Si,Al)₂材料作为C/C复合材料抗氧化涂层的研究却未见有报道，本发明利用Mo(Si,Al)₂材料较好的塑性特性，达到提高C/C复合材料抗氧化性能的目的。

发明内容

本发明需要解决的技术问题，即本发明的目的，是为了提供一种适用于C/C复合材料的SiC/Mo(Si,Al)₂涂层。该发明可以克服现有技术中存在的，MoSi₂涂层在高温氧化防护中的失效问题。

一种炭/炭复合材料碳化硅/钼-硅-铝涂层的制备方法，其特征在于涂层为双层涂层，内涂层为SiC，外层为Mo(Si,Al)，具体步骤如下：

步骤1、将炭/炭复合材料打磨抛光，在无水乙醇中超声波清洗，放入烘箱中烘干备用；

步骤2、制备SiC内涂层，具体过程是：