一種用于碳-碳化硅復合材料的涂層材料制造技術

本發明專利技術涉及一種用于碳-碳化硅復合材料的涂層材料，所述材料采用如下原料制得：硼酚醛、一碳化四硼、三硅化七鋯合金粉、碳化硅粉、碳化鋯粉、二硼化一鋯粉、氮化硼和無水乙醇。在一個優選的所述方式中，所述原料包括：硼酚醛12至14重量份，一碳化四硼3至5重量份，三硅化七鋯合金粉84至86重量份，碳化硅粉1至3重量份，碳化鋯粉2至4重量份，二硼化一鋯粉2至4重量份，氮化硼10至20重量份，無水乙醇15至21重量份。本發明專利技術能夠解決了耐高溫抗氧化涂層成本高、操作復雜，修復修補困難等問題，提供了一種既耐高溫又抗氧化的涂層材料。

Coating material for carbon silicon carbide composite material

The invention relates to a method for coating materials - carbon silicon carbide composite material, the material prepared by the following: four, a boron carbide boron phenolic resin, three silicon zirconium alloy powder, seven silicon carbide, zirconium carbide powder, two boron zirconium powder, boron nitride and ethanol. In the way of a preferred, the raw materials include: 12 to 14 parts by weight of boron phenolic resin, carbide four boron 3 to 5 parts by weight of three, seven silicon zirconium alloy powder 84 to 86 parts by weight, 1 to 3 parts by weight of silicon carbide, zirconium carbide powder 2 to 4 parts by weight of two, B a zirconium powder 2 to 4 parts by weight of boron nitride, 10 to 20 parts by weight of anhydrous ethanol, 15 to 21 parts by weight. The invention can solve the problems of high cost, complex operation and difficult repair and repair of the high-temperature resistant oxidation resistant coating, and provides a coating material which has high temperature resistance and oxidation resistance.

【技術實現步驟摘要】
一種用于碳-碳化硅復合材料的涂層材料
本專利技術涉及復合材料
，具體地說，本專利技術涉及一種用于碳-碳化硅復合材料的涂層材料。
技術介紹
C/SiC(有時稱為“碳-碳化硅”)復合材料具有低密度、高強度、耐高溫、抗燒蝕和抗沖刷等一系列優異性能，同時具有比C/C復合材料更好的抗氧化性。C/SiC復合材料在高推重比航空發動機、超高聲速沖壓發動機、航空航天往返防熱系統、液體發動機和固體火箭發動機等武器裝備領域，以及在先進摩擦及離合器系統等剎車工業領域具有非常廣闊的應用前景。然而，需要采用陶瓷基復合材料制備的構件種類繁多，如機翼前緣、燃燒室、噴管、熱防護材料、剎車盤、以及要求極低的熱膨脹系數的太空反射鏡、陶瓷支架、刻度盤等，它們的工作條件各不相同，因而對C/SiC復合材料的力學性能、熱物理性能和環境性能的要求也不盡相同。為了使C/SiC復合材料的性能可在很大范圍內變化，以便滿足各種構件的使用要求，必須對其顯微結構及相成分進行合理的設計。現有技術采用減壓化學氣相滲透法制備了基體為PyC/SiC交替疊層的C/C-SiC復合材料，研究了PyC的引入位置和引入量對C/C-SiC復合材料力學性能和抗氧化性能的影響，包括研究了PyC的引入位置和引入量對2DC/C-SiC復合材料力學性能的影響，發現PyC的引入可以顯著提高復合材料的斷裂韌性、斷裂功及斷裂應變，抗彎強度、拉伸強度及拉伸模量基本保持不變。纖維束外部基體中PyC的引入不利于提高2DC/C-SiC復合材料的力學性能；還研究了PyC的引入位置和引入量對3DC/C-SiC復合材料力學性能的影響，發現纖維束外部的PyC層降低了復合材料的抗彎強度和斷裂韌性，但可以明顯提高拉伸強度、拉伸模量及斷裂應變；還研究了PyC的引入位置和引入量對2DC/C-SiC復合材料抗氧化性能的影響，發現2DC/SiC與2DC/C-SiC復合材料具有相似的氧化行為，受缺陷控制。2DC/SiC與2DC/C-SiC復合材料在700℃、1000℃、1300℃時都表現為氧化失重，且都在700℃氧化失重率最大，1000℃時氧化失重率最小；2DC/SiC與2DC/C-SiC復合材料在空氣中恒溫氧化時表現出完全相似的氧化動力學行為和殘余強度對應關系，殘余抗彎強度隨失重率的增加而降低；2DC/SiC與2DC/C-SiC復合材料的殘余強度受C相的氧化消耗控制。飛行器高溫氧化部位通常使用碳-碳化硅復合材料，如高超聲速飛行器、再入飛行器以及臨近空間飛行器的前緣、被動熱防護面板以及發動機燃燒室等高溫氧化部位，而未經過抗氧化改性處理的碳-碳化硅復合材料長時抗氧化溫度不超過1650℃，當溫度超過此溫度時，碳-碳化硅復合材料基體和纖維迅速氧化損耗，材料力學性能急劇下降，因此，在碳-碳化硅復合材料表面制備抗氧化、耐沖刷的涂層材料是提高復合材料使用溫度的有效手段。氮化硼具有多種優良性能，廣泛應用于高壓高頻電及等離子弧的絕緣體、自動焊接耐高溫架的涂層、高頻感應電爐的材料、半導體的固相摻和料、原子反應堆的結構材料、防止中子輻射的包裝材料、雷達的傳遞窗、雷達天線的介質和火箭發動機的組成物等。由于具有優良的潤滑性能，用作高溫潤滑劑和多種模型的脫模劑。模壓的氮化硼可制造耐高溫坩堝和其他制品。可作超硬材料，適用于地質勘探、石油鉆探的鉆頭和高速切削工具。也可用作金屬加工研磨材料，具有加工表面溫度低、部件表面缺陷少的特點。氮化硼還可用作各種材料的添加劑。由氮化硼加工制成的氮化硼纖維，為中模數高功能纖維，是一種無機合成工程材料，可廣泛使用于化學工業、紡織工業、宇航技術和其他尖端工業部門。2.氮化硼纖維用途：由于氮化硼熱穩定性和耐磨性好以及化學穩定性強，可用作溫度傳感器套，火箭、燃燒室內襯和等離子體噴射爐材料；用作陶瓷基復合材料的增強劑、導彈和飛行器的天線窗部件、電絕緣器、防護服、重返大氣層的降落傘以及火箭噴管鼻錐等材料；用于高溫潤滑劑、脫模劑、高頻絕緣材料和半導體的固相摻雜材料等。3.由于氮化硼熱穩定性和耐磨性好以及化學穩定性強，可用作溫度傳感器套，制造高溫物件，如火箭、燃燒室內襯和等離子體噴射爐材料。可作高溫潤滑劑、脫模劑、高頻絕緣材料和半導體的固相摻雜材料等。六方氮化硼轉化立方體，粉狀可轉化纖維狀，使其用途更加廣泛，可用作超硬材料，用于電絕緣器、天線窗、防護服、重返大氣層的降落傘以及火箭噴管鼻錐等。目前，普遍使用化學氣相沉積和等離子噴涂技術制備用于航天器的抗氧化涂層材料，這兩種過程在飛行器發射前經過高溫、高壓等過程直接將涂層材料涂布在飛行器表面，但這兩種技術都需要投入精密復雜的大型設備，成本高、操作復雜，且涂層一旦制備完成后，其修復修補將變得及其困難，甚至根本無法實現。
技術實現思路
為了解決上述技術問題，本專利技術提供了如下技術方案：1、一種用于碳-碳化硅復合材料的涂層材料，其特征在于，所述材料采用如下原料制得：硼酚醛、一碳化四硼、三硅化七鋯合金粉、碳化硅粉、碳化鋯粉、二硼化一鋯粉、氮化硼和無水乙醇。2、根據技術方案1所述的涂層材料，其特征在于，所述原料包括：硼酚醛12至14重量份，一碳化四硼3至5重量份，三硅化七鋯合金粉84至86重量份，碳化硅粉1至3重量份，碳化鋯粉2至4重量份，二硼化一鋯粉2至4重量份，氮化硼10至20重量份，無水乙醇15至21重量份。3、根據技術方案1所述的涂層材料，其特征在于，所述原料的組成如下：硼酚醛12至14重量份，一碳化四硼3至5重量份，三硅化七鋯合金粉84至86重量份，碳化硅粉1至3重量份，碳化鋯粉2至4重量份，二硼化一鋯粉2至4重量份，氮化硼10至20重量份，無水乙醇15至21重量份。4、根據技術方案1所述的涂層材料，其特征在于，所述氮化硼15至18重量份。5、根據技術方案1所述的涂層材料，其特征在于，所述所述氮化硼為六方氮化硼(HBN)、菱方氮化硼(RBN)、立方氮化硼(CBN)和纖鋅礦氮化硼(WBN)。本專利技術實施例提供的用于碳-碳化硅復合材料的涂層材料，一方面涂層中存在并生成ZrC、ZrB2、SiC和BN四種陶瓷組分，它們形成了一個較合適的比例含量，使其在高溫氧化環境下生成的ZrO2、SiO2和ZrSiO4會形成一種致密、穩定且與基材具有較高結合強度的混合物，這種混合物能夠有效阻擋氧氣的滲透進入，從而保護內部的材料不被氧化，因此具有非常優良的抗氧化性能；另一方面，該涂層中含有硼酚醛、碳化硼(B4C)和Zr7Si3合金粉三種活性成分，使涂層在高溫使用過程中會原位反應生成ZrC、ZrB2和SiC以及其相應的氧化產物，實現其良好的高溫抗氧化性能，可以說涂層制備所需的高溫處理工序是在使用中完成的，因此在構件使用之前，涂層缺損的修補不需要再回爐進行高溫處理，涂層修補簡單方便。因此，該涂層材料具有超高溫(＞2000℃)抗氧化性能好、成本低、制備簡單以及易于修補的顯著優點。而且，原料中的氮化硼熱穩定性和耐磨性好以及化學穩定性強，可用作溫度傳感器套，火箭、燃燒室內襯和等離子體噴射爐材料；用作陶瓷基復合材料的增強劑、導彈和飛行器的天線窗部件、電絕緣器、防護服、重返大氣層的降落傘以及火箭噴管鼻錐等材料；用于高溫潤滑劑、脫模劑、高頻絕緣材料和半導體的固相摻雜材料等；尤其是六方氮化硼轉化立方體，粉狀可轉化纖維狀，使其用途更本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種用于碳?碳化硅復合材料的涂層材料，其特征在于，所述材料采用如下原料制得：硼酚醛、一碳化四硼、三硅化七鋯合金粉、碳化硅粉、碳化鋯粉、二硼化一鋯粉、氮化硼和無水乙醇。

【技術特征摘要】
1.一種用于碳-碳化硅復合材料的涂層材料，其特征在于，所述材料采用如下原料制得：硼酚醛、一碳化四硼、三硅化七鋯合金粉、碳化硅粉、碳化鋯粉、二硼化一鋯粉、氮化硼和無水乙醇。2.根據權利要求1所述的涂層材料，其特征在于，所述原料包括：硼酚醛12至14重量份，一碳化四硼3至5重量份，三硅化七鋯合金粉84至86重量份，碳化硅粉1至3重量份，碳化鋯粉2至4重量份，二硼化一鋯粉2至4重量份，氮化硼10至20重量份，無水乙醇15至21重量份。3.根據權...

【專利技術屬性】
技術研發人員：于新民，王濤，劉俊鵬，孫同臣，詹萬初，裴雨辰，
申請(專利權)人：航天特種材料及工藝技術研究所，
類型：發明
國別省市：北京,11