[发明专利]一种ZrC陶瓷材料表面ZrB2

说明书

一种ZrC陶瓷材料表面ZrB₂‑SiC复合涂层的制备方法，它涉及一种ZrB₂‑SiC基复合陶瓷涂层的制备方法。它解决了ZrC超高温陶瓷高温防护性能差的问题。具体过程为：按摩尔百分比称取原料粉末，球磨湿混后得浆料；浆料蒸发烘干，经研磨后得混合粉料；混合粉料经热压烧结，随炉冷却后取出，得ZrB₂‑SiC‑ZrC超高温陶瓷坯体材料；陶瓷坯体经破碎，研磨和过筛，得ZrB₂、SiC和ZrC混合喷涂粉末；将ZrC‑SiC复相陶瓷基体预处理后，清洗烘干备用；通过等离子喷涂技术在预处理后的ZrC‑SiC基体上喷涂ZrB₂‑SiC‑ZrC复合涂层。本发明利用ZrB₂与ZrC良好的化学相容性增强了界面结合。

技术领域

本发明属于陶瓷复合涂层的制备领域，涉及一种ZrB₂-SiC基复合陶瓷涂层的制备方法，特别涉及一种ZrC陶瓷复合材料表面ZrB₂-SiC基复合陶瓷涂层的制备方法。

背景技术

碳化锆陶瓷(ZrC)具有超高的熔点(3420℃)和硬度(25.5GPa)，良好的热传导和电传导性以及耐辐射性能，在超高温材料、核燃料颗粒涂层、发射器外壳涂层以及热光电辐射器涂层等领域将发挥重要作用。然而，ZrC陶瓷材料在极端气动加热和核能产生环境中的快速氧化和裂解行为是制约高温极端领域应用的重要因素。

由于工件的氧化几乎都是从表面开始的，表面的失效是整个零件破坏的重要原因。因此，涂层改性是解决ZrC陶瓷材料抗高温防护更为直接有效的方法。近年来，制备表面涂层的方法层出不穷，等离子喷涂技术由于沉积效率高、对基体的热影响小、几乎适用于所有难熔材料的喷涂，在制备高温涂层中应用最广。该技术已在铝、镁和钢铁等金属材料表面涂层的制备中成功应用。

ZrB₂-SiC复合陶瓷作为一种典型的超高温陶瓷，在氧乙炔火焰、电弧或等离子弧为热源的长时间加载过程中，均表现出优异的抗氧化烧蚀能力。该复合陶瓷在有氧的高温气氛中，随着温度的升高，ZrB₂和SiC陶瓷氧化后提供B₂O₃、SiO₂、ZrSiO₄等玻璃相和液相共晶，有效阻挡氧的入侵。鉴于ZrB₂-SiC基陶瓷材料优异的高温性能，且与ZrC材料有良好的化学相容性，在ZrC复相陶瓷表面制备ZrB₂-SiC基复合陶瓷涂层，来改善ZrC 材料的超高温防护性能。

发明内容

本发明是为了解决ZrC超高温陶瓷高温防护性能差的问题，提出一种在ZrC复相陶瓷表面制备ZrB₂-SiC基超高温涂层的思路，从而提供一种ZrC陶瓷材料表面ZrB₂-SiC复合涂层的制备方法。

本发明是通过以下技术方案来实现：

一种ZrC复相陶瓷表面的ZrB₂-SiC基涂层的制备方法，包括以下步骤：

一、按摩尔百分比为Zr：B₄C：Si＝1：0.456：0.368称取锆粉、碳化硼粉和硅粉进行球磨湿混，混合后获得浆料；

二、将浆料在旋转蒸发器上蒸发烘干，经研磨，得混合粉料；

三、将混合粉料置于真空热压烧结炉中，在惰性气体保护下进行热压烧结，随炉冷却后取出，即得ZrB₂-SiC-ZrC超高温陶瓷坯体材料；

四、将步骤三中得到的陶瓷坯体进行破碎，研磨和过筛，得到ZrB₂、SiC和ZrC混合喷涂粉末；

五、将ZrC-SiC复相陶瓷基体进行表面预处理，得到预处理后的ZrC-SiC基体；