[发明专利]利用氧乙炔燃流制备氧化物原位包覆ZrB2

说明书

本发明涉及一种利用氧乙炔燃流制备氧化物原位包覆ZrB₂‑SiC团聚粉体的方法，属于复合粉体材料技术领域。先采用喷雾造粒获得ZrB₂‑SiC团聚粉体，然后采用感应等离子球化工艺获得球化ZrB₂‑SiC团聚粉体，再经过氧乙炔燃流氧化处理使球化ZrB₂‑SiC团聚粉体在其表面自氧化形成氧化物壳层，得到具有明显核壳结构的氧化物包覆ZrB₂‑SiC团聚粉体。采用本发明所述方法获得的氧化物包覆ZrB₂‑SiC团聚粉体球形度高以及致密度良好，满足等离子喷涂对于粉体的要求；同时，在等离子喷涂过程中，氧化物包覆层能抑制SiC的挥发，降低SiC的损失，而且氧化物的熔点低于ZrB₂，粉体可以熔融的更加充分，进一步填充涂层中片层搭接造成的间隙、空位等缺陷，提高涂层的致密性。

技术领域

本发明涉及一种利用氧乙炔燃流制备氧化物原位包覆ZrB₂-SiC团聚粉体的 方法，属于复合粉体材料技术领域。

背景技术

碳纤维增强碳基体复合材料(C/C)具有高温稳定性好、热膨胀系数低、高 温力学性能稳定等优点，是制备飞行器热端部件的主要材料之一。但C/C材料 高温有氧环境中存在氧化烧蚀的严重缺陷，在其表面制备抗氧化烧蚀涂层是提 高其抗氧化烧蚀性能的有效方法之一。

二硼化锆(ZrB₂)是一种六方晶系准金属结构化合物，具有高熔点(3040℃) 高硬度以及优异化学稳定性等优点。碳化硅(SiC)具有高强度、高硬度、低热 膨胀系数等优点。二硼化锆-碳化硅(ZrB₂-SiC)涂层以其具有熔点高、热稳定 性良好、高温下有适当的粘度和蒸汽压等优点，而且其在不同温度下生成的氧 化物在抗烧蚀过程中起到了封填孔隙、阻挡氧气扩散的作用，成为抗氧化烧蚀 涂层的研究焦点。

目前，制备等离子喷涂用ZrB₂-SiC团聚粉体的方法主要是通过球磨混粉和 喷雾造粒工艺。上述工艺制得的ZrB₂-SiC团聚粉体内部致密性不够，存在大量 的界面间隙，喷涂中难以熔融并且经过载气输送后容易出现破碎；而且利用大 气等离子喷涂系统制备涂层时，ZrB₂-SiC团聚粉体沉积过程中片层间缺陷较多， 制备的抗氧化烧蚀涂层存在空隙较多、结构松散等问题。基于以上原因，迫切 需要发展一种适用于等离子喷涂用的ZrB₂-SiC团聚粉体的制备方法，以克服以 上缺点，满足涂层制备需求。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种利用氧乙炔燃流制备氧化物原位包覆ZrB₂-SiC 团聚粉体的方法，先采用喷雾造粒和感应等离子球化工艺制备ZrB₂-SiC团聚粉 体，再经过氧乙炔燃流氧化处理使ZrB₂-SiC团聚粉体在表面自氧化形成氧化物 壳层，得到具有明显核壳结构的氧化物包覆ZrB₂-SiC团聚粉体，该团聚粉体球 形度高以及致密度良好，满足等离子喷涂对于粉体的要求；同时，在等离子喷 涂过程中，氧化物包覆层能抑制碳化硅的挥发，降低碳化硅的损失，而且氧化 物的熔点低于硼化锆，粉体可以熔融的更加充分，进一步填充涂层中片层搭接 造成的间隙、空位等缺陷，提高涂层的致密性。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的。

利用氧乙炔燃流制备氧化物原位包覆ZrB₂-SiC团聚粉体的方法，所述方法 步骤如下：

步骤1.将ZrB₂、SiC、PVA(聚乙烯醇)以及无水乙醇混合均匀，得到悬 浊液；

所述悬浊液中，粘结剂PVA的质量百分数为0.25％～0.54％，ZrB₂和SiC的 质量百分数之和为40％～65％，ZrB₂与SiC的质量比为3～5:1；