一種碳/碳復(fù)合材料莫來石晶須增韌莫來石抗氧化涂層及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種碳/碳復(fù)合材料莫來石晶須增韌莫來石抗氧化涂層及其制備方法，屬于抗氧化涂層制備技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明采用熔鹽法結(jié)合原位反應(yīng)法制備了碳/碳復(fù)合材料莫來石晶須增韌莫來石復(fù)合抗氧化外涂層，首先，以簡(jiǎn)單的熔鹽法制備莫來石晶須緩沖層，一方面可以提高內(nèi)外涂層之間的潤濕性，另一方面提高內(nèi)外與層的結(jié)合強(qiáng)度；其次，選擇原位反應(yīng)法，原位生成抗氧化性能好、氧氣滲透率低、耐高溫的硅酸鹽外涂層。本發(fā)明采用高溫氧化氣氛制備外涂層，不僅節(jié)約成本，還開創(chuàng)了一條新的道路。這種方法容易對(duì)涂層的組分進(jìn)行控制，可以制備多種硅酸鹽涂層，適應(yīng)不同溫度段涂層需要。本發(fā)明方法制備周期短、工藝過程簡(jiǎn)單，成本低，具有廣闊的應(yīng)用前景。
【專利說明】
一種碳/碳復(fù)合材料莫來石晶須増韌莫來石抗氧化涂層及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于抗氧化涂層制備技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種制備碳/碳復(fù)合材料復(fù)合外涂層的方法，具體涉及一種碳/碳復(fù)合材料莫來石晶須增韌莫來石抗氧化涂層及其制備方法。【背景技術(shù)】
[0002]C/C復(fù)合材料又被稱為碳纖維碳基復(fù)合材料，由于其只由單一的碳元素組成，不僅具有炭及石墨材料優(yōu)異的耐燒蝕性能，低密度、熱膨脹系數(shù)低等優(yōu)點(diǎn)，而且高溫下還有優(yōu)異的力學(xué)性能。尤其是其強(qiáng)度隨溫度的增加不降反升的性能，使其成為最有發(fā)展前途的高技術(shù)新材料之一，被廣泛用作航空和航天技術(shù)領(lǐng)域的燒蝕材料和熱結(jié)構(gòu)材料。但是，C/C復(fù)合材料在溫度超過500°c的氧化氣氛下迅速氧化，這大大限制了其應(yīng)用，因此C/C復(fù)合材料的氧化保護(hù)問題成為了近年來的研究熱點(diǎn)之一。同時(shí)對(duì)其進(jìn)行高溫抗氧化防護(hù)對(duì)其高溫應(yīng)用具有重要的意義。
[0003]抗氧化涂層被認(rèn)為是解決碳/碳復(fù)合材料高溫氧化防護(hù)問題的有效方法。為防止 C/C復(fù)合材料在高溫下氧化，國內(nèi)外研究人員進(jìn)行了大量的理論和試驗(yàn)研究，開發(fā)出多種抗氧化涂層體系。
[0004]目前，已研制的涂層體系有玻璃、金屬、陶瓷及復(fù)合涂層。玻璃涂層可以填補(bǔ)材料服役時(shí)由于變形而產(chǎn)生的裂紋，但常規(guī)玻璃在高溫下的流動(dòng)性和揮發(fā)性限制了其在更高溫度和氣流沖刷條件下的使用。貴金屬合金涂層如Ir-Al-Si等表現(xiàn)了較好的抗氧化性，但其成本高且氧化保護(hù)能力有限。陶瓷涂層是目前研究的熱點(diǎn)，且普遍采用的是硅基陶瓷。其技術(shù)關(guān)鍵是利用高溫下Si02或反應(yīng)生成的Si02來填充涂層中的裂紋等缺陷，作為密封物質(zhì)來阻擋氧的滲入。目前研究較多的是硅基陶瓷涂層。為了結(jié)合各種材料之優(yōu)點(diǎn)，研究者還開發(fā)了以 SiC 為過渡層的復(fù)合涂層，如 SiC/MoSi2[J.F.Huang，B.Wang，H.J.Li，M.Liu，L.Y.Cao， C.Y.Ya0.A MoSi2/SiC oxidat1n protective coating for carbon/carbon composites ,Corros.Sc1.53(2011)834-839.]> SiC/Mul1i te[K.T.Wang ,L.Y.Cao,J.F.Huang,J.Fei,A mullite/SiC oxidat1n protective coating for carbon/carbon composites ,J.Eur.Ceram.Soc.33(2013)191-198.]> SiC/Yttrium silicate[M.Huang，K.Z.Li,H.J.Li,J.F.Huang,, Yttrium silicate coatings for SiC coated C/C composites prepared by atmospheric plasma spraying,Carbon.48(2010)3974-3977.] 通過大量研究，發(fā)現(xiàn)上述陶瓷涂層有一個(gè)共同的缺點(diǎn)，那就是由于陶瓷材料固有的脆性，很容易在熱震過程中產(chǎn)生裂紋，甚至脫落。由于硅基陶瓷自氧化產(chǎn)生的Si02量少，且在高溫及沖刷氣流作用下?lián)]發(fā)嚴(yán)重，難以愈合大的裂紋。因此常常需要在表面再制備一層玻璃層來封填裂紋。但玻璃層在高速離子流沖刷環(huán)境下也容易快速揮發(fā)，降低了封填效果。
[0005]為了提高涂層在全溫區(qū)的抗氧化性能以及減緩裂紋在涂層中的擴(kuò)展，研究者開發(fā)了以納米線增韌的復(fù)合涂層，SiC納米線增韌SiC-Si涂層[Y.H.Chu，H.J.Li，L.Li，L.H.Qi， Oxidat1n protect1n of C/C composites by ultra long SiC nanowire-reinforcedSiC-Si coating，Corros.Sc1.84(2014)204-208? ]、SiC納米線增韌MoSi2-SiC-Si涂層[Fu Qian-Gang, Li He-Jun, Li Ke-Zhi, Shi Xiao_Hong，Hu Zh1-Biao，Huang Min ,SiC whisker-toughened MoSi2-SiC-Si coating to protect carbon/carbon composites against oxidat1n，Carbon.2006,44,1866.]等制備的復(fù)合涂層能對(duì)C/C復(fù)合材料起到有效的防護(hù)作用。但為了使抗氧化涂層向著長壽命、耐高溫、抗沖刷等方向發(fā)展還需不斷努力。莫來石(熱膨脹系數(shù)為5.0X1(T6/°C)陶瓷材料耐火度高、抗熱震性好、抗化學(xué)侵蝕、抗蠕變、荷重軟化溫度高、體積穩(wěn)定性好是理想的高級(jí)耐火材料，被廣泛應(yīng)用于各領(lǐng)域。莫來石晶須具有耐高溫、耐磨損、抗氧化、熱膨脹系數(shù)較小、高溫強(qiáng)度較大、抗熱震性能較好及具有高溫蠕變小等優(yōu)異性能，并且用莫來石晶須增韌莫來石避免了由于熱膨脹系數(shù)的失配而產(chǎn)生裂紋。因此，用莫來石晶須增強(qiáng)莫來石成為提高莫來石陶瓷韌性和可靠性的有效途徑。并且到目前為止，用其作為抗氧化涂層的研究還很少見報(bào)道。
[0006]到目前為止外涂層的制備方法多種多樣，主要有以下幾種:超臨界態(tài)流體技術(shù)，化學(xué)氣相沉積，包埋法，原位成型，溶膠_凝膠法，熔漿涂覆反應(yīng)，爆炸噴涂和超聲波噴涂法等。 上述制備工藝存在生產(chǎn)周期比較長、工藝復(fù)雜，涂層與基體結(jié)合性能差的問題，且涂層的制備大多在高溫條件下完成，制備過程對(duì)設(shè)備要求高，制備成本高。
[0007]目前，采用熔鹽法結(jié)合原位法制備莫來石晶須增韌莫來石抗氧化外涂層的方法還未見報(bào)道。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，本發(fā)明的目的在于提供一種碳/碳復(fù)合材料莫來石晶須增韌莫來石抗氧化涂層及其制備方法，該方法操作簡(jiǎn)單，對(duì)設(shè)備要求低，反應(yīng)周期短，成本低，采用此方法可以制備出厚度均勻，結(jié)構(gòu)致密的碳/碳復(fù)合材料莫來石晶須增韌莫來石抗氧化涂層。
[0009]本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn):
[0010]本發(fā)明公開了一種碳/碳復(fù)合材料莫來石晶須增韌莫來石抗氧化涂層的制備方法，包括以下步驟:
[0011] 1)按Al2(S〇4)3 ? 18H2〇:Na2S〇4 = 9:10的質(zhì)量比，取Al2(S〇4)3 ? 18H20和Na2S〇4,充分混勻后，制得混合復(fù)鹽A;
[0012]2)將SiC-C/C復(fù)合材料試樣(帶有SiC涂層的C/C復(fù)合材料試樣)進(jìn)行超聲清洗，烘干后，按SiC-C/C復(fù)合材料試樣:混合復(fù)鹽A= (1?3): 19的質(zhì)量比，將SiC-C/C復(fù)合材料試樣包埋于混合復(fù)鹽A中，于900?950 °C下，熱處理后，冷卻；[〇〇13]3)將經(jīng)步驟2)處理后的試樣用沸水清洗，直至洗凈未反應(yīng)的熔鹽，然后將試樣干燥，制得帶有莫來石晶須層的試樣(mullite/SiC-C/C);
[0014]4)將Si粉與Al2〇3粉組成的混合粉料分散于硅溶膠與蒸餾水混合而成的混合溶液中，制得混合粉料濃度為200?300g/L的料漿B1，將料漿B1超聲震蕩后，再經(jīng)磁力攪拌，制得料漿B2;
[0015]5)將料漿B2均勻涂刷于步驟3)制得的帶有莫來石晶須層的試樣表面，于室溫下晾干，再重復(fù)涂刷、晾干操作5?10次后，烘干；
[0016]6)將步驟5)烘干得到的試樣在氬氣保護(hù)下，于1500°C下，保溫2?4h，制得碳/碳復(fù)合材料莫來石晶須增韌莫來石抗氧化涂層。[〇〇17] 步驟1)所述的充分混勻，是將Al2(S〇4)3 ? 18H20和Na2S〇4置于研缽中，充分研磨30 ?60min〇[〇〇18]步驟2)是將SiC-C/C復(fù)合材料試樣置于乙醇中超聲清洗，然后于50?80°C下烘干。 [〇〇19]步驟2)是將混合復(fù)鹽A置于剛玉坩堝中，將SiC-C/C復(fù)合材料試樣包埋于混合復(fù)鹽 A中，然后將剛玉坩堝置于馬弗爐中，熱處理30?60min。
[0020]步驟3)是將洗凈的試樣在60?90 °C的電熱鼓風(fēng)干燥箱中干燥1?3h。
[0021]步驟4)中，硅溶膠與蒸餾水混合而成的混合溶液中，硅溶膠與蒸餾水的體積比為 1:3;混合粉料中，Si粉與Al2〇3粉的摩爾比為2:3。[〇〇22]步驟4)中將料漿B1超聲震蕩10?20min，然后在磁力攪拌器上攪拌1?3h，得料漿 B2〇[〇〇23] 步驟5)所述的烘干是在50?80°C下，干燥1?2h。[〇〇24]步驟6)是將烘干得到的試樣于高溫氣氛爐中進(jìn)行保溫處理。
[0025]本發(fā)明還公開了采用上述方法制得的碳/碳復(fù)合材料莫來石晶須增韌莫來石抗氧化涂層，該抗氧化涂層厚度均勻，結(jié)構(gòu)致密，表面無裂紋，涂層與基體結(jié)合強(qiáng)度大。
[0026]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益的技術(shù)效果:
[0027]本發(fā)明方法很好的結(jié)合了莫來石及莫來石晶須二者的優(yōu)點(diǎn)，采用熔鹽法結(jié)合原位反應(yīng)法制備了碳/碳復(fù)合材料莫來石晶須增韌莫來石復(fù)合抗氧化外涂層，首先，以簡(jiǎn)單的熔鹽法制備莫來石晶須緩沖層，一方面可以提高內(nèi)外涂層之間的潤濕性，另一方面提高內(nèi)外與層的結(jié)合強(qiáng)度;其次，選擇原位反應(yīng)法，原位生成抗氧化性能好、氧氣滲透率低、耐高溫的硅酸鹽外涂層。本發(fā)明采用高溫氧化氣氛制備外涂層，不僅節(jié)約成本，還開創(chuàng)了一條新的道路。這種方法容易對(duì)涂層的組分進(jìn)行控制，可以制備多種硅酸鹽涂層，適應(yīng)不同溫度段涂層需要。本發(fā)明方法制備周期短、工藝過程簡(jiǎn)單，成本低，具有廣闊的應(yīng)用前景。
[0028]經(jīng)本發(fā)明方法制得的碳/碳復(fù)合材料莫來石晶須增韌莫來石抗氧化涂層，厚度均勻，結(jié)構(gòu)致密，無明顯的孔洞和裂紋，內(nèi)外涂層結(jié)合緊密，沒有明顯的界限?！靖綀D說明】[〇〇29]圖1為實(shí)施例3條件下所制備的莫來石晶須層的XRD圖譜；
[0030]圖2為實(shí)施例3條件下所制備的莫來石晶須層的SEM照片；其中，(a)莫來石晶須層的表面SEM照片；(b)為莫來石晶須層的斷面SEM照片；
[0031]圖3為實(shí)施例3條件下所制備的莫來石晶須增韌莫來石涂層的XRD圖譜；
[0032]圖4為實(shí)施例3條件下所制備的莫來石晶須增韌莫來石涂層的SEM照片;其中，(a) 為表面SEM照片；(b)為斷面SEM照片?！揪唧w實(shí)施方式】[〇〇33]下面結(jié)合具體的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說明，所述是對(duì)本發(fā)明的解釋而不是限定。[〇〇34] 實(shí)施例1
[0035] —種碳/碳復(fù)合材料莫來石晶須增韌莫來石抗氧化涂層的制備方法，包括以下步驟:
[0036](1)按質(zhì)量比為9:10的比例分別稱取分析純的412(5〇4)3.181120和他23〇4于研缽中，充分研磨60min至混合均勻，得二者的混合復(fù)鹽A。
[0037] (2)將帶有SiC涂層的C/C復(fù)合材料試樣(SiC-C/C)置于乙醇中進(jìn)行超聲清洗，然后取出試樣于80°C下烘干，稱量SiC-C/C試樣質(zhì)量，以質(zhì)量比為2:19的比例稱取上述復(fù)鹽A于剛玉坩堝中，并將SiC-C/C試樣包埋于復(fù)鹽中。[〇〇38] (3)將包埋了 SiC-C/C試樣的坩堝置于馬弗爐中于925°C反應(yīng)40min。
[0039] (4)待反應(yīng)完畢隨爐冷卻到室溫后，取出；在100°C的沸水中進(jìn)行水洗，直至洗凈未反應(yīng)的熔鹽，然后將試樣在80°C的電熱鼓風(fēng)干燥箱中干燥2h得到帶有莫來石晶須層的試樣 (mullite/SiC-C/C)〇
[0040] (5)將摩爾比為2:3的Si粉與納米Al2〇3粉組成的混合粉料分散于20mL蒸餾水與硅溶膠以體積比為3:1的比例組合而成的混合溶液中配制成混合粉料濃度為200g/L的料漿 B1，將料漿B1超聲震蕩lOmin，然后在磁力攪拌器上攪拌lh，得料漿B2。[〇〇41] (6)用畫筆將(5)所得的料漿B2均勻地涂刷于由(4)所得的mullite/SiC-C/C試樣表面，并于室溫下晾干，重復(fù)10次后放入烘箱中于50°C下干燥2h。[〇〇42] (7)將(6)所得的試樣放于高溫氣氛爐中，在氬氣保護(hù)下于1500°C下保溫2h，即得碳/碳復(fù)合材料莫來石晶須增韌莫來石抗氧化涂層。[〇〇43] 實(shí)施例2
[0044] —種碳/碳復(fù)合材料莫來石晶須增韌莫來石抗氧化涂層的制備方法，包括以下步驟:[〇〇45](1)按質(zhì)量比為9:10的比例分別稱取分析純的412(5〇4)3*181120和他23〇4于研缽中，充分研磨50min至混合均勻，得二者的混合復(fù)鹽A。
[0046] (2)將帶有SiC涂層的C/C復(fù)合材料試樣(SiC-C/C)置于乙醇中進(jìn)行超聲清洗，然后取出試樣于70°C下烘干，稱量SiC-C/C試樣質(zhì)量，以質(zhì)量比為3:19的比例稱取上述復(fù)鹽A于剛玉坩堝中，并將SiC-C/C試樣包埋于復(fù)鹽中。[〇〇47] (3)將包埋了 SiC-C/C試樣的坩堝置于馬弗爐中于950°C反應(yīng)30min。
[0048] (4)待反應(yīng)完畢隨爐冷卻到室溫后，取出；在100°C的沸水中進(jìn)行水洗，直至洗凈未反應(yīng)的熔鹽，然后將試樣在90°C的電熱鼓風(fēng)干燥箱中干燥lh得到帶有莫來石晶須層的試樣 (mullite/SiC-C/C)〇[〇〇49] (5)將摩爾比為2:3的Si粉與納米Al2〇3粉組成的混合粉料分散于30mL蒸餾水與硅溶膠以體積比為3:1的比例組合而成的混合溶液中配制成混合粉料濃度為250g/L的料漿 B1，將料漿B1超聲震蕩15min，然后在磁力攪拌器上攪拌2h，得料漿B2。
[0050] (6)用畫筆將(5)所得的料漿B2均勻地涂刷于由(4)所得的mullite/SiC-C/C試樣表面，并于室溫下晾干，重復(fù)8次后放入烘箱中于60°C下干燥2h。
[0051] (7)將(6)所得的試樣放于高溫氣氛爐中，在氬氣保護(hù)下于1500°C下保溫3h，即得碳/碳復(fù)合材料莫來石晶須增韌莫來石抗氧化涂層。[〇〇52] 實(shí)施例3
[0053] —種碳/碳復(fù)合材料莫來石晶須增韌莫來石抗氧化涂層的制備方法，包括以下步驟:
[0054](1)首先按質(zhì)量比為9:10的比例分別稱取分析純的Al2(S〇4)3 ? 18H20和Na2S〇4于研缽中，充分研磨30min至混合均勻，得二者的混合復(fù)鹽A。
[0055](2)將帶有SiC涂層的C/C復(fù)合材料試樣(SiC-C/C)置于乙醇中進(jìn)行超聲清洗，然后取出試樣于60°C下烘干，稱量SiC-C/C試樣質(zhì)量，以質(zhì)量比為1:19的比例稱取上述復(fù)鹽A于剛玉坩堝中，并將SiC-C/C試樣包埋于復(fù)鹽中。[〇〇56](3)將包埋了 SiC-C/C試樣的坩堝置于馬弗爐中于900°C反應(yīng)60min。[〇〇57](4)待反應(yīng)完畢隨爐冷卻到室溫后，取出；在100 °C的沸水中進(jìn)行水洗，直至洗凈未反應(yīng)的熔鹽，然后將試樣在60°C的電熱鼓風(fēng)干燥箱中干燥3h得到帶有莫來石晶須層的試樣 (mullite/SiC-C/C)〇[〇〇58](5)將摩爾比為2:3的Si粉與納米Al2〇3粉組成的混合粉料分散于40mL蒸餾水與硅溶膠以體積比為3:1的比例組合而成的混合溶液中配制成混合粉料濃度為300g/L的料漿 B1，將料漿B1超聲震蕩20min，然后在磁力攪拌器上攪拌3h，得料漿B2。[〇〇59](6)用畫筆將(5)所得的料漿B2均勻地涂刷于由(4)所得的mullite/SiC-C/C試樣表面，并于室溫下晾干，重復(fù)5次后放入烘箱中于80°C下干燥lh。
[0060](7)將(6)所得的試樣放于高溫氣氛爐中，在氬氣保護(hù)下于1500°C下保溫4h，即得碳/碳復(fù)合材料莫來石晶須增韌莫來石抗氧化涂層。
[0061]參見圖1，采用熔鹽法制備的莫來石晶須層的XRD圖譜，從圖中可看出采用熔鹽法能在SiC-C/C表面成功制備莫來石晶須層。莫來石的衍射峰強(qiáng)度明顯低于SiC，這說明熔鹽法在制備莫來石晶須層時(shí)對(duì)SiC-C/C的腐蝕并不大，可以起到較好的改性作用。
[0062]參見圖2,是所制備的莫來石晶須層的SEM照片，從圖2(a)中可看出，所制備的莫來石晶須層由均勻的集束狀晶須組成。從圖2(b)的斷面SEM照片可看出，通過熔鹽法在SiC-C/ C試樣表面均勻的制備出厚度為10?20wii的莫來石晶須層。
[0063]參見圖3,是所制備的莫來石晶須增韌莫來石涂層的XRD圖譜，從圖中可看出，這種熔鹽法結(jié)合原位反應(yīng)可以成功制備莫來石晶須增韌莫來石涂層。涂層中以莫來石晶相為主，存在少量未反應(yīng)的Si及Si〇2,這對(duì)涂層的抗氧化性能影響不大，在抗氧化過程中，會(huì)逐漸形成玻璃態(tài)，從而及時(shí)愈合涂層中所存在的缺陷。
[0064]參見圖4,是采用熔鹽法結(jié)合熱法所制備的莫來石晶須增韌莫來石涂層的SEM照片。從圖4(a)中可看出，所制備的碳/碳復(fù)合材料莫來石晶須增韌莫來石抗氧化涂層表面致密均勻，無明顯的孔洞和裂紋。從圖4(b)中可看出，所制備的碳/碳復(fù)合材料莫來石晶須增韌莫來石抗氧化涂層非常致密均勻，由于制備了莫來石晶須緩沖層，內(nèi)外涂層結(jié)合緊密，沒有明顯的界限。
[0065]綜上所述，本發(fā)明采用熔鹽法結(jié)合原位法制備莫來石晶須增韌莫來石抗氧化外涂層，具有以下三點(diǎn)優(yōu)勢(shì):
[0066](1)可以明顯地降低合成溫度和縮短反應(yīng)時(shí)間，歸結(jié)為由于鹽的熔體的形成，使反應(yīng)成分在液相中的流動(dòng)性增強(qiáng)，擴(kuò)散速率顯著提高。同時(shí)由于熔鹽貫穿在生成的顆粒之間， 阻止顆粒之間的相互連結(jié)，因此，熔鹽法制得的材料無團(tuán)聚，或僅有弱團(tuán)聚；[〇〇67](2)可以更容易地控制材料的形狀和尺寸；
[0068](3)熔鹽法的反應(yīng)過程以及隨后的清洗過程中，也有利于雜質(zhì)的消除，形成高純的反應(yīng)產(chǎn)物。原位反應(yīng)的基本原理是通過混合單質(zhì)硅和與其潤濕良好的金屬氧化物，涂覆于預(yù)先制備有Sic內(nèi)涂層的試樣表面，在氣氛保護(hù)下燒結(jié)預(yù)先形成致密的Si和金屬氧化物前驅(qū)體涂層，然后在一定的溫度和氧化氣氛下預(yù)氧化一段時(shí)間，則可以原位生成抗氧化性能好、氧氣滲透率低、耐高溫的硅酸鹽外涂層。此方法的獨(dú)特之處在于大膽采用高溫氧化氣氛制備外涂層，不僅節(jié)約成本，還開創(chuàng)了一條新的道路。這種方法容易對(duì)涂層的組分進(jìn)行控制，可以制備多種硅酸鹽涂層，適應(yīng)不同溫度段涂層需要。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種碳/碳復(fù)合材料莫來石晶須增韌莫來石抗氧化涂層的制備方法，其特征在于，包 括以下步驟:1)按Al2(S〇4)3 ? 18H20:Na2S〇4 = 9:10的質(zhì)量比，取Al2(S〇4)3 ? 18H20和Na2S〇4,充分混勻 后，制得混合復(fù)鹽A;2)將SiC-C/C復(fù)合材料試樣進(jìn)行超聲清洗，烘干后，按SiC-C/C復(fù)合材料試樣:混合復(fù)鹽 A=(l?3):19的質(zhì)量比，將31(:-0/(:復(fù)合材料試樣包埋于混合復(fù)鹽4中，于900?950°(:下，熱 處理后，冷卻；3)將經(jīng)步驟2)處理后的試樣用沸水清洗，直至洗凈未反應(yīng)的熔鹽，然后將試樣干燥，制 得帶有莫來石晶須層的試樣；4)將Si粉與Al2〇3粉組成的混合粉料分散于硅溶膠與蒸餾水混合而成的混合溶液中，制 得混合粉料濃度為200?300g/L的料漿B1，將料漿B1超聲震蕩后，再經(jīng)磁力攪拌，制得料漿 B2；5)將料漿B2均勻涂刷于步驟3)制得的帶有莫來石晶須層的試樣表面，于室溫下晾干， 再重復(fù)涂刷、晾干操作5?10次后，烘干；6)將步驟5)烘干得到的試樣在氬氣保護(hù)下，于1500°C下，保溫2?4h，制得碳/碳復(fù)合材 料莫來石晶須增韌莫來石抗氧化涂層。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的碳/碳復(fù)合材料莫來石晶須增韌莫來石抗氧化涂層的制備方 法，其特征在于，步驟1)所述的充分混勻，是將Al2(S〇4)3 ? 18H20和Na2S〇4置于研缽中，充分 研磨30?60min。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的碳/碳復(fù)合材料莫來石晶須增韌莫來石抗氧化涂層的制備方 法，其特征在于，步驟2)是將SiC-C/C復(fù)合材料試樣置于乙醇中超聲清洗，然后于50?80°C 下烘干。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的碳/碳復(fù)合材料莫來石晶須增韌莫來石抗氧化涂層的制備方 法，其特征在于，步驟2)是將混合復(fù)鹽A置于剛玉坩堝中，將SiC-C/C復(fù)合材料試樣包埋于混 合復(fù)鹽A中，然后將剛玉坩堝置于馬弗爐中，熱處理30?60min。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的碳/碳復(fù)合材料莫來石晶須增韌莫來石抗氧化涂層的制備方 法，其特征在于，步驟3)是將洗凈的試樣在60?90 °C的電熱鼓風(fēng)干燥箱中干燥1?3h。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的碳/碳復(fù)合材料莫來石晶須增韌莫來石抗氧化涂層的制備方 法，其特征在于，步驟4)中，硅溶膠與蒸餾水混合而成的混合溶液中，硅溶膠與蒸餾水的體 積比為1:3;混合粉料中，Si粉與Al2〇3粉的摩爾比為2:3。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的碳/碳復(fù)合材料莫來石晶須增韌莫來石抗氧化涂層的制備方 法，其特征在于，步驟4)中將料漿B1超聲震蕩10?20min，然后在磁力攪拌器上攪拌1?3h， 得料漿B2。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的碳/碳復(fù)合材料莫來石晶須增韌莫來石抗氧化涂層的制備方 法，其特征在于，步驟5)所述的烘干是在50?80 °C下，干燥1?2h。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的碳/碳復(fù)合材料莫來石晶須增韌莫來石抗氧化涂層的制備方 法，其特征在于，步驟6)是將烘干得到的試樣于高溫氣氛爐中進(jìn)行保溫處理。10.采用權(quán)利要求1?9中任意一項(xiàng)所述的方法制得的碳/碳復(fù)合材料莫來石晶須增韌 莫來石抗氧化涂層，其特征在于，該抗氧化涂層厚度均勻，結(jié)構(gòu)致密，表面無裂紋，涂層與基體結(jié)合強(qiáng)度大。
【文檔編號(hào)】C04B41/85GK105967755SQ201610298083
【公開日】2016年9月28日
【申請(qǐng)日】2016年5月6日
【發(fā)明人】黃劍鋒, 周磊, 曹麗云, 郝亞雯, 劉錦濤, 雍翔, 李春光, 王雨亮
【申請(qǐng)人】陜西科技大學(xué)