[发明专利]一种超高温耐腐蚀复合材料及其制备方法

说明书

本发明涉及复合材料技术领域，具体公开了一种超高温耐腐蚀复合材料及其制备方法，包括复合材料基体，所述复合材料基体上依次沉积有粘接层和陶瓷层，所述陶瓷层为稀土钽酸盐(RETaO₄)或稀土铌酸盐(RENbO₄)的一种或两种按比例混合。本发明制备的复合材料可适应多种恶劣腐蚀环境，能够有效延长C/C、SiC/SiC、C/C‑SiC等复合材料的服役时间，这大大减少了因腐蚀造成的材料与能源的浪费，开源节流。

技术领域

本发明涉及复合材料技术领域，特别涉及一种超高温耐腐蚀复合材料及其制备方法。

背景技术

C/C、SiC/SiC、C/C-SiC等复合材料由于具有密度低、比强度高、耐磨性好、抗腐蚀性优良，并兼有优异的力学性能和热物理性能等特点，被广泛应用航空航天、汽车工业、医学等领域。其中，C/C复合材料是目前极少数可在2000℃以上保持较高力学性能的材料之一，它具有热膨胀系数较低、耐热冲击、耐烧蚀、耐含固体微粒燃气的冲刷等优异性能，尤其是这种材料的强度随温度的升高不降反升的独特性能，因此被认为是最有前途的高温材料之一，其作为航空航天等高技术领域热结构件使用具有其它材料难以比拟的优势，被广泛应用于高性能固体火箭发动机(SRM)喷管及其喉衬、航天飞机的端头帽和机翼前缘的热防护系统、飞机刹车盘等。

但C/C复合材料在高温环境下有个极大的弱点，即在温度超过400℃的有氧环境下容易发生氧化反应，这一劣势极大的限制了其发展，若无抗氧化措施，在高温氧化环境中长时间使用C/C复合材料必将引起灾难性后果；另外SiC/SiC复合材料、C/C-SiC复合材料也都存在这因热导率较高且在有氧高温气氛中易被氧化，限制了它的后续发展应用，因此要如何解决C/C、SiC/SiC、C/C-SiC等复合材料在高温有氧环境下的耐腐蚀和低热导率的问题是目前该复合材料领域研究的重点方向。

发明内容

本发明提供了一种超高温耐腐蚀复合材料及其制备方法，以解决现有技术中C/C、SiC/SiC、C/C-SiC等复合材料在高温有氧环境下的容易氧化腐蚀和热导率高的问题。

为了达到上述目的，本发明的技术方案为：

一种超高温耐腐蚀复合材料及，包括复合材料基体，所述复合材料基体上依次沉积有粘接层和陶瓷层，所述陶瓷层为稀土钽酸盐(RETaO₄)或稀土铌酸盐(RENbO₄)的一种或两种按比例混合。

本技术方案的技术原理和效果在于：

1、本方案中的技术方案通过在复合材料基体表面沉积陶瓷层，大幅度降低了其热导率，使其基体能够在长时间保持在低温状态下，同时由于陶瓷涂层的致密性高，高温环境中的氧气难以穿透，从而使其高温耐腐蚀性能得到提升。

2、本方案中陶瓷层采用稀土钽酸盐或稀土铌酸盐，其具有热导低、热膨胀系数高、耐腐蚀、抗氧化等特点，低热导能够降低热量的传输，使复合材料基底表面温度显著降低，高热膨胀系数的陶瓷层能够与粘结层热膨胀系数相匹配，避免因热应力失配而使涂层产生裂纹甚至脱落，陶瓷层耐腐蚀的特性能够有效解决因高温环境产生的熔融盐、CMAS等腐蚀基体导致基体失效的问题，延长复合材料基体使用寿命，陶瓷层能够隔绝环境中水蒸气、氧气等氧化介质与复合材料基体接触，增强复合材料基体的抗氧化能力。

3、本发明制备的复合材料可适应多种恶劣腐蚀环境，能够有效延长C/C、SiC/SiC、C/C-SiC等复合材料的服役时间，这大大减少了因腐蚀造成的材料与能源的浪费，开源节流。

进一步，所述复合材料基体为C/C、SiC/SiC或C/SiC。

有益效果：本申请中的涂层能够对提高上述三种复合材料的耐高温腐蚀能力。

进一步，所述粘结层的成分为MCrAlY，所述MCrAlY为NiCrAlY、NiCoCrAlY、CoNiCrAlY或CoCrAlY。