CN113045339B - C-C复合材料表面抗氧化ZrB2-SiC-Y2O3-SiC涂层及其制备方法 - Google Patents

C-C复合材料表面抗氧化ZrB2-SiC-Y2O3-SiC涂层及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了C‑C复合材料表面抗氧化ZrB2‑SiC‑Y2O3‑SiC涂层及其制备方法。首先通过包埋渗技术在C‑C复合材料基体表面制备出SiC过渡层，继续采用包埋渗在SiC过渡层上制备ZrB2‑SiC‑Y2O3外涂层。在ZrB2‑SiC‑Y2O3涂层与基体之间引入SiC过渡层可以起到缓解热膨胀系数不匹配、释放热应力的作用，进一步提高涂层的抗氧化性能。本发明采用两步包埋渗技术制备ZrB2‑SiC‑Y2O3‑SiC复合涂层，对C‑C基体的热损伤小，涂层的结合力强，涂层致密。SiC过渡层有效缓解外涂层与基体的热膨胀系数不匹配，减少外涂层因热应力产生裂纹，并提高涂层的结合力，有效提高涂层的抗氧化性能。

Description

C-C复合材料表面抗氧化ZrB2-SiC-Y2O3-SiC涂层及其制备 方法
技术领域
本发明属于表面技术领域，具体涉及一种C-C复合材料表面抗氧化 ZrB2-SiC-Y2O3-SiC涂层及其制备方法。
背景技术
C-C复合材料，即碳纤维增强碳基复合材料，是高科技领域重点研究的高性能结构材料。C-C复合材料只由碳元素组成，它既保留了基体碳原来的优良性能，而碳纤维又克服了基体碳的缺点，具有低密度、高强度、高导热系数、低热膨胀系数、耐摩擦磨损、良好的耐高温和抗热震性能等特点，尤其是其高温力学性能极佳，强度随温度升高(1000℃～2200℃)不降反增的特点能使其具备独特的优势，已经广泛作为高温下长期使用的热结构材料。作为热结构材料，C-C复材在高温下的力学性能只能在惰性气氛中保持，然而其实际使用时均处于高温有氧环境。在缺少有效防护时，C-C复合材料的抗氧化能力较弱，在超过400℃有氧环境中极易被氧化，并导致其力学性能及其他物理化学性能迅速下降，这严重限制了 C-C复合材料的应用范围。
目前，涂层技术是提高C-C复合材料抗氧化性能最快捷且有效的方法， ZrB2-SiC-Y2O3涂层体系是较为理想的抗氧化涂层防护涂层，但是其氧化产物ZrO2、 SiO2、ZrSiO4、Y2Si2O7、Y2SiO5等陶瓷相热膨胀系数较大，与C-C复合材料的热膨胀系数相差较大，在氧化冷却过程中涂层内部积蓄过多的体积应力，导致涂层中产生裂纹甚至从基体剥落，无法实现长时抗氧化防护。通过在ZrB2-SiC-Y2O3涂层与C-C基体之间引入SiC过渡层，缓解外涂层与基体之间的热膨胀系数不匹配，降低外涂层的开裂倾向，提高涂层的结合力。
CN110981546A公开了“C-C复合材料表面抗氧化ZrB2-SiC-Y2O3涂层及其制备方法”，该方法通过大气等离子喷涂技术将ZrB2-SiC-Y2O3包覆型粉末喷涂至C-C 基体表面制得ZrB2-SiC-Y2O3复合涂层，对基体具有一定的氧化保护效果，但从高温氧化冷却的过程中，涂层因热膨胀系数不匹配产生裂纹，并且与基体的结合力降低，涂层易剥落。文献1(李学英,张幸红,韩杰才,韩文波,洪常青.Y2O3掺杂ZrB2-SiC基超高温陶瓷的抗烧蚀性能[J].稀有金属材料与工程,2011,40(05):820-823.)公开了一种利用热压法制备ZrB2-SiC-Y2O3复合涂层的方法，在180s烧蚀后的质量损失率仅为0.00067g/s，具有良好的短期抗烧蚀性能，当氧化温度高于2000℃，在温度急剧升高和降低的过程中，在氧化层与基体层之间会产生温度应力导致氧化层的开裂，甚至与基体剥离。文献2(周海军,张翔宇,高乐,胡建宝,吴斌,董绍明.ZrB2-SiC超高温陶瓷涂层的抗烧蚀性能研究[J].无机材料学报,2013,28(03):256-260.)公开了浆料浸涂与原位反应复合工艺在材料表面制备ZrB2-SiC超高温陶瓷涂层，所制备的涂层在氧-丙烷烧蚀过程中形成SiO2玻璃从而具有优异的抗烧蚀性能，则ZrB2氧化生成的ZrO2产生的体积膨胀会引起涂层内部产生裂纹，这种微裂纹的存在对涂层的抗氧化性能是不利的,为O2的向涂层内部扩散提供了通道。
因此，寻求一种可以缓解ZrB2-SiC-Y2O3外涂层与C-C基体热膨胀系数不匹配的过渡层是提升C-C复合材料高温服役寿命的关键。
发明内容
为了避免现有涂层的不足之处，本发明提出一种C-C复合材料表面抗氧化 ZrB2-SiC-Y2O3-SiC涂层及其制备方法，该方法通过引入SiC过渡层从而制备出良好抗氧化性能的ZrB2-SiC-Y2O3-SiC复合涂层，即通过两步包埋法在C-C复合材料基体上制备ZrB2-SiC-Y2O3-SiC复合涂层，通过引入SiC过渡层，缓解外涂层与基体的热失配现象，降低外涂层开裂倾向、提高外涂层的结合力。
C-C复合材料表面抗氧化ZrB2-SiC-Y2O3-SiC涂层，内而外依次包括C-C复合材料基体、SiC过渡层和ZrB2-SiC-Y2O3外涂层；所述SiC过渡层用粉体由Si、C、 Al2O3粉末混合而成，Al2O3粉末与Si、C混合粉末的质量比为1:9，且Si粉末占 Si、C混合粉末的质量分数为60～90％；所述过渡层所用粉体的平均粒径不超过 50μm，纯度不低于99.5％。
作为改进的是，所述ZrB2-SiC-Y2O3外涂层用粉体由ZrB2、SiC和Y2O3粉末混合而成，Y2O3质量分数为10％，ZrB2和SiC混合粉末的质量分数为90％，且ZrB2和SiC的质量比为3∶1；所述ZrB2-SiC-Y2O3外涂层所用粉体的平均粒径不超过 5μm，纯度不低于99.5％。
上述C-C复合材料表面抗氧化ZrB2-SiC-Y2O3-SiC涂层的制备方法，采用两步包埋渗技术制备而成，包括以下步骤：
步骤1，基体预处理
将形状尺寸为15mm×15mm×10mm的C-C复合材料基体进行打磨、抛光，并对棱角区域倒角处理，使用无水乙醇进行超声波清洗并烘干，使用刚玉粉对基体表面进行喷砂处理后备用；
步骤2，制备包埋粉末
1)SiC过渡层用粉体：按照Al2O3粉末与Si、C混合粉末的质量比为1:9，且Si 粉末占Si、C混合粉末的质量分数为60～90％，称取Si、C、Al2O3粉末后，转入行星球磨机中混合，搅拌均匀得SiC过渡层用粉体；
2)外涂层用粉体：按照Y2O3粉末与ZrB2、SiC混合粉末的质量比为1:9，且ZrB2粉末占ZrB2、SiC混合粉末的质量分数为75％，称取ZrB2、SiC和Y2O3粉末，转入行星球磨机混合，搅拌均匀得外涂层的三相混合粉体；
步骤3，制备SiC过渡层
将步骤2制得的SiC过渡层用粉体平铺于坩埚中并压实，将步骤1中预处理过的C-C复合材料基体放置平铺粉体之上，继续使用过渡层用粉体将C-C基体完全包埋，将坩埚置于高温管式炉加热至1600～1800℃、保温1～3h、随炉冷却，并全程通入氩气，从而制得SiC过渡层；
步骤4，制备ZrB2-SiC-Y2O3外涂层
将步骤3制得的包覆有SiC过渡层的C-C复合材料基体取出，在坩埚中利用步骤2制得的外涂层用粉体将包覆有SiC过渡层的C-C复合材料基体完全包埋，并置于高温管式炉中加热至1600～1800℃、保温1～3h、随炉冷却，最终制得 ZrB2-SiC-Y2O3-SiC复合涂层。
作为改进的是，步骤3和步骤4中加热、保温、冷却所用的高温管式炉的炉膛气压始终保持为0.1MPa。
作为改进的是，步骤3和步骤4中随炉冷却时的速度为10℃/min。
有益效果
与现有技术相比，本发明一种C-C复合材料表面抗氧化ZrB2-SiC-Y2O3-SiC 涂层及其制备方法，具有如下优势：
1)本发明主要利用两步包埋渗技术制备ZrB2-SiC-Y2O3-SiC复合涂层，该技术的优点在于包埋反应过程简单且涂层具有一定的梯度性，可以增强涂层-基体界面的结合强度，并且大幅降低涂层与基体热失配，涂层不易产生裂纹等缺陷，涂层结合力强、不易剥落；
2)本发明通过包埋渗技术制备SiC过渡层，所制备的过渡层结构致密、与基体结合紧密、成分均匀，无明显缺陷，能较好地满足后续的涂层制备要求，有利于提高外涂层的抗氧化性能；
3)本发明在ZrB2-SiC-Y2O3涂层体系基础上引入SiC过渡层，缓解 ZrB2-SiC-Y2O3外涂层与C-C基体的热膨胀系数不匹配程度，降低涂层因热应力而产生裂纹的倾向；提高涂层的结合力，有效提高防护涂层的抗氧化性能。
附图说明
图1为实施例1制备的ZrB2-SiC-Y2O3-SiC复合涂层1500℃氧化10h后的表面形貌，(a)低倍，(b)高倍；
图2为实施例2制备的ZrB2-SiC-Y2O3-SiC复合涂层1500℃氧化10h后的表面形貌,(a)低倍，(b)高倍；
图3为实施例3制备的ZrB2-SiC-Y2O3-SiC复合涂层1500℃氧化10h后的表面形貌，(a)低倍，(b)高倍；
图4为实施例4制备的ZrB2-SiC-Y2O3-SiC复合涂层在1500℃氧化10h后表面形貌，(a)低倍，(b)高倍；
图5为实施例2制备的ZrB2-SiC-Y2O3-SiC复合涂层在1500℃氧化10h后XRD 图谱。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明做进一步的详细说明。
实施例1
由内而外依次包括C-C复合材料基体、SiC过渡层和ZrB2-SiC-Y2O3外涂层；所述SiC过渡层用粉体由Si、C、Al2O3粉末混合而成，Al2O3粉末与Si、C混合粉末的质量比为1:9，且Si粉末占Si、C混合粉末的质量分数为60～70％；所述过渡层所用粉体的平均粒径不超过50μm，纯度不低于99.5％。
上述C-C复合材料表面抗氧化ZrB2-SiC-Y2O3-SiC涂层的制备方法，采用两步包埋渗技术制备而成，具体包括以下步骤：
步骤1，基体预处理
将形状尺寸为15mm×15mm×10mm的C-C复合材料基体进行打磨、抛光，并对棱角区域倒角处理，使用无水乙醇进行超声波清洗并烘干，使用刚玉粉对基体表面进行喷砂处理后备用；
步骤2，制备包埋粉末
1)SiC过渡层用粉体：按照Al2O3粉末与Si、C混合粉末的质量比为1:9，且Si 粉末占Si、C混合粉末的质量分数为60～70％，称取Si、C、Al2O3粉末后，转入行星球磨机中混合，搅拌均匀得SiC过渡层粉体；
2)外涂层用粉体：按照Y2O3粉末与ZrB2、SiC混合粉末的质量比为1:9，且ZrB2粉末占ZrB2、SiC混合粉末的质量分数为75％，称取ZrB2、SiC和Y2O3粉末，转入行星球磨机混合，搅拌均匀得外涂层的三相混合粉体；
步骤3，制备SiC过渡层
将步骤2制得的SiC过渡层用粉体平铺于坩埚中并压实，将步骤1中预处理过的C-C复合材料基体放置平铺粉体之上，继续使用过渡层用粉体将C-C基体完全包埋，将坩埚置于高温管式炉加热至1600℃、保温3h、随炉冷却，并全程通入氩气，从而制得SiC过渡层，炉膛气压为0.1MPa，随炉冷却，且冷却速度为10℃/min；
步骤4，制备ZrB2-SiC-Y2O3外涂层
将步骤3制得的包覆有SiC过渡层的C-C复合材料基体取出，在坩埚中利用步骤2制得的外涂层用粉体将包覆有SiC过渡层的C-C复合材料基体完全包埋，并置于高温管式炉中加热至1600℃、保温3h、随炉冷却，炉膛气压为0.1MPa，随炉冷却，且冷却速度为10℃/min,最终制得ZrB2-SiC-Y2O3-SiC复合涂层。
采用SANS万能材料试验机定量测定ZrB2-SiC-Y2O3-SiC复合涂层与C-C基体的结合强度，基本原理是通过拉伸机测出涂层和基体表面剥离时的临界拉力及受力面积，两者比值即为涂层结合强度大小。
实施例1所制备的ZrB2-SiC-Y2O3-SiC复合涂层与基体的结合强度为13.89MPa，该涂层经1500℃静态空气氧化10h后，失重率为2.56％。
实施例2
由内而外依次包括C-C复合材料基体、SiC过渡层和ZrB2-SiC-Y2O3外涂层；所述SiC过渡层用粉体由Si、C、Al2O3粉末混合而成，Al2O3粉末与Si、C混合粉末的质量比为1:9，且Si粉末占Si、C混合粉末的质量分数为70～80％；所述过渡层所用粉体的平均粒径不超过50μm，纯度不低于99.5％。
上述C-C复合材料表面抗氧化ZrB2-SiC-Y2O3-SiC涂层的制备方法，包括以下步骤：
步骤1，基体预处理
将形状尺寸为15mm×15mm×10mm的C-C复合材料基体进行打磨、抛光，并对棱角区域倒角处理，使用无水乙醇进行超声波清洗并烘干，使用刚玉粉对基体表面进行喷砂处理后备用；
步骤2，制备包埋粉末
1)SiC过渡层用粉体：按照Al2O3粉末与Si、C混合粉末的质量比为1:9，且Si 粉末占Si、C混合粉末的质量分数为70～80％，称取Si、C、Al2O3粉末后，转入行星球磨机中混合，搅拌均匀得SiC过渡层粉体；
2)外涂层用粉体：按照Y2O3粉末与ZrB2、SiC混合粉末的质量比为1:9，且ZrB2粉末占ZrB2、SiC混合粉末的质量分数为75％，称取ZrB2、SiC和Y2O3粉末，转入行星球磨机混合，搅拌均匀得外涂层的三相混合粉体；
步骤3，制备SiC过渡层
将步骤2制得的SiC过渡层用粉体平铺于坩埚中并压实，将步骤1中预处理过的C-C复合材料基体放置平铺粉体之上，继续使用过渡层用粉体将C-C基体完全包埋，将坩埚置于高温管式炉加热至1700℃、保温2h、随炉冷却，并全程通入氩气，从而制得SiC过渡层，炉膛气压为0.1MPa，随炉冷却，且冷却速度为10℃/min；
步骤4，制备ZrB2-SiC-Y2O3外涂层
将步骤3制得的包覆有SiC过渡层的C-C复合材料基体取出，在坩埚中利用步骤2制得的外涂层用粉体将包覆有SiC过渡层的C-C复合材料基体完全包埋，并置于高温管式炉中加热至1700℃、保温2h、随炉冷却，炉膛气压为0.1MPa，随炉冷却，且冷却速度为10℃/min,最终制得ZrB2-SiC-Y2O3-SiC复合涂层。
实施例2所制备的ZrB2-SiC-Y2O3-SiC复合涂层与基体的结合强度为16.53MPa，该涂层经1500℃静态空气氧化10h后，失重率仅为1.12％。
实施例3
由内而外依次包括C-C复合材料基体、SiC过渡层和ZrB2-SiC-Y2O3外涂层；所述SiC过渡层用粉体由Si、C、Al2O3粉末混合而成，Al2O3粉末与Si、C混合粉末的质量比为1:9，且Si粉末占Si、C混合粉末的质量分数为80～90％；所述过渡层所用粉体的平均粒径不超过50μm，纯度不低于99.5％。
上述C-C复合材料表面抗氧化ZrB2-SiC-Y2O3-SiC涂层的制备方法，包括以下步骤：
步骤1，基体预处理
将形状尺寸为15mm×15mm×10mm的C-C复合材料基体进行打磨、抛光，并对棱角区域倒角处理，使用无水乙醇进行超声波清洗并烘干，使用刚玉粉对基体表面进行喷砂处理后备用；
步骤2，制备包埋粉体
1)SiC过渡层用粉体：按照Al2O3粉末与Si、C混合粉末的质量比为1:9，且Si 粉末占Si、C混合粉末的质量分数为80～90％，称取Si、C、Al2O3粉末后，转入行星球磨机中混合，搅拌均匀得SiC过渡层粉体；
2)外涂层用粉体：按照Y2O3粉末与ZrB2、SiC混合粉末的质量比为1:9，且ZrB2粉末占ZrB2、SiC混合粉末的质量分数为75％，称取ZrB2、SiC和Y2O3粉末，转入行星球磨机混合，搅拌均匀得外涂层的三相混合粉体；
步骤3，制备SiC过渡层
将步骤2制得的SiC过渡层用粉体平铺于坩埚中并压实，将步骤1中预处理过的C-C复合材料基体放置平铺粉体之上，继续使用过渡层用粉体将C-C基体完全包埋，将坩埚置于高温管式炉加热至1800℃、保温1h、随炉冷却，并全程通入氩气，从而制得SiC过渡层，炉膛气压为0.1MPa，随炉冷却，且冷却速度为10℃/min；
步骤4，制备ZrB2-SiC-Y2O3外涂层
将步骤3制得的包覆有SiC过渡层的C-C复合材料基体取出，在坩埚中利用步骤2制得的外涂层用粉体将包覆有SiC过渡层的C-C复合材料基体完全包埋，并置于高温管式炉中加热至1800℃、保温1h、随炉冷却，炉膛气压为0.1MPa，随炉冷却，且冷却速度为10℃/min,最终制得ZrB2-SiC-Y2O3-SiC复合涂层。
实施例3所制备的ZrB2-SiC-Y2O3-SiC复合涂层与基体的结合强度为14.27MPa，该涂层经1500℃静态空气氧化10h后失重率为2.34％。
实施例4
由内而外依次包括C-C复合材料基体、SiC过渡层和ZrB2-SiC-Y2O3外涂层；所述SiC过渡层用粉体由Si、C、Al2O3粉末混合而成，Al2O3粉末与Si、C混合粉末的质量比为1:9，且Si粉末占Si、C混合粉末的质量分数为70～80％；所述过渡层所用粉体的平均粒径不超过50μm，纯度不低于99.5％。
上述C-C复合材料表面抗氧化ZrB2-SiC-Y2O3-SiC涂层的制备方法，包括以下步骤：
步骤1，基体预处理
将形状尺寸为15mm×15mm×10mm的C-C复合材料基体进行打磨、抛光，并对棱角区域倒角处理，使用无水乙醇进行超声波清洗并烘干，使用刚玉粉对基体表面进行喷砂处理后备用；
步骤2，制备包埋粉体
1)SiC过渡层用粉体：按照Al2O3粉末与Si、C混合粉末的质量比为1:9，且Si 粉末占Si、C混合粉末的质量分数为70～80％，称取Si、C、Al2O3粉末后，转入行星球磨机中混合，搅拌均匀得SiC过渡层粉体；
2)外涂层用粉体：按照Y2O3粉末与ZrB2、SiC混合粉末的质量比为1:9，且ZrB2粉末占ZrB2、SiC混合粉末的质量分数为75％，称取ZrB2、SiC和Y2O3粉末，转入行星球磨机混合，搅拌均匀得外涂层的三相混合粉体；
步骤3，制备SiC过渡层
将步骤2制得的SiC过渡层用粉体平铺于坩埚中并压实，将步骤1中预处理过的C-C复合材料基体放置平铺粉体之上，继续使用过渡层用粉体将C-C基体完全包埋，将坩埚置于高温管式炉加热至1600℃、保温1h、随炉冷却，并全程通入氩气，从而制得SiC过渡层，炉膛气压为0.1MPa，随炉冷却，且冷却速度为10℃/min；
步骤4，制备ZrB2-SiC-Y2O3外涂层
将步骤3制得的包覆有SiC过渡层的C-C复合材料基体取出，在坩埚中利用步骤2制得的外涂层用粉体将包覆有SiC过渡层的C-C复合材料基体完全包埋，并置于高温管式炉中加热至1600℃、保温1h、随炉冷却，炉膛气压为0.1MPa，随炉冷却，且冷却速度为10℃/min,最终制得ZrB2-SiC-Y2O3-SiC复合涂层。
实施例4所制备的ZrB2-SiC-Y2O3-SiC复合涂层与基体的结合强度为12.16MPa，该涂层经1500℃静态空气氧化10h后失重率为3.45％。
为了更好的说明本发明的配方带来的优势，结合各图给予详细说明。
表1为实施例1、2、3、4中不同工艺制备的ZrB2-SiC-Y2O3-SiC复合涂层氧化前的结合强度和氧化后的失重率。实施例2中的ZrB2-SiC-Y2O3-SiC复合涂层与基体有较高的结合强度(16.53MPa)，且氧化后复合涂层的失重率最低，表明含Si 量为70-80wt.％、加热温度为1700℃、保温2h制备的SiC过渡层能紧密地与基体结合，且有效缓解外涂层与基体之间的热失配现象。表明该工艺参数(含Si量为 70-80wt.％、加热温度为1700℃、保温2h)制备的SiC过渡层性能较好。
图1为实施例1制备的ZrB2-SiC-Y2O3-SiC涂层1500℃氧化10h后的表面形貌。可以看出，涂层表面尽管有一定含量玻璃相覆盖，但是也存在较大尺寸的裂纹，这些裂纹将作为氧气进入C-C基体的通道。结果表明该工艺制备的SiC过渡层无法有效缓解外涂层与基体之间的热膨胀系数不匹配，不能及时释放内应力。该 ZrB2-SiC-Y2O3-SiC复合涂层无法提供有效的抗氧化能力。
图2为实施例2制备的ZrB2-SiC-Y2O3-SiC涂层在1500℃氧化10h后的表面形貌。涂层表面被连续的SiO2玻璃相覆盖，SiO2在高温时具有一定的流动性，可以有效封填涂层表面的孔洞等缺陷，并且SiO2的氧渗透率较低，可以阻碍氧气进入基体。该工艺制备的SiC过渡层有效缓解了外涂层与基体之间的热失配，及时释放了热应力，涂层氧化冷却后没有产生明显的裂纹，涂层表面致密，表明该 ZrB2-SiC-Y2O3-SiC复合涂层具有较好的抗氧化效果。
图3为实施例3制备的ZrB2-SiC-Y2O3-SiC涂层在1500℃氧化10h后的表明形貌。该工艺制备的SiC过渡层中碳含量较低，与基体之间没有形成有效的的碳元素梯度过渡，并未充分缓解外涂层与基体之间的热失配，表明该工艺制备的复合涂层不具备良好的氧化防护性能。
图4为实施例4制备的ZrB2-SiC-Y2O3-SiC涂层在1500℃氧化10h后的表明形貌。由于加热温度较低(1600℃)，且保温时间不足(1h)，Si、C原子无法与基体充分反应。复合涂层与基体的结合强度较低，失重率也较高，且表面存在一定尺寸的裂纹。表明该工艺制备的SiC过渡层不能缓解外涂层与基体之间的热失配问题。
图5为实施例2制备的ZrB2-SiC-Y2O3-SiC涂层在1500℃氧化10h后XRD图谱。ZrSiO4、Y2Si2O7和Y2SiO5具有高熔点、高热稳定性、低氧扩散系数，在一定程度上阻止微裂纹的产生，并抑制SiO2玻璃相的蒸发，使外涂层保持致密。更重要的是， SiC过渡层缓解了外涂层与基体之间的热失配，以及外涂层中Y2O3抑制ZrO2发生相转变，从而避免了外涂层因热失配而产生的裂纹。
可以得出，缓解外涂层与基体热失配的SiC过渡层最佳的工艺参数为：含Si 量70-80wt.％、加热温度1700℃、保温2h。
通过上述实施例可知，本发明所得产品的数据如下表所示。
Figure GDA0003075119990000101
综上所述，本发明通过在基体与涂层之间增加的SiC过渡层，通过调整过渡层的组分、加热温度、保温时间来获得最佳的缓解热失配效果，提高了复合涂层与基体的结合力，拓宽该工艺的应用。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，本发明的保护范围不限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可显而易见地得到的技术方案的简单变化或等效替换均落入本发明的保护范围内。

Claims (3)

1.C-C复合材料表面抗氧化ZrB2-SiC-Y2O3-SiC涂层，其特征在于，由内而外依次包括C-C复合材料基体、SiC过渡层和ZrB2-SiC-Y2O3外涂层；所述SiC过渡层用粉体由Si、C、Al2O3粉末混合而成，Al2O3粉末与Si、C混合粉末的质量比为1:9，且Si粉末占Si、C混合粉末的质量分数为60～90％；所述SiC过渡层用粉体的平均粒径不超过50μm，纯度不低于99.5％,所述ZrB2-SiC-Y2O3外涂层用粉体由ZrB2、SiC和Y2O3粉末混合而成，Y2O3粉末与ZrB2、SiC混合粉末的质量比为1:9，且ZrB2粉末占ZrB2、SiC混合粉末的质量分数为75％；所述ZrB2-SiC-Y2O3外涂层用粉体的平均粒径不超过5μm，纯度不低于99.5％；所述C-C复合材料表面抗氧化ZrB2-SiC-Y2O3-SiC涂层的制备方法，包括以下步骤：
步骤1，基体预处理
将形状尺寸为15mm×15mm×10mm的C-C复合材料基体进行打磨、抛光，并对棱角区域倒角处理，使用无水乙醇进行超声波清洗并烘干，使用刚玉粉对基体表面进行喷砂处理后备用；
步骤2，制备包埋粉末
1)SiC过渡层用粉体：按照Al2O3粉末与Si、C混合粉末的质量比为1:9，且Si粉末占Si、C混合粉末的质量分数为60～90％，称取Si、C、Al2O3粉末后，转入行星球磨机中混合，搅拌均匀得SiC过渡层用粉体；
2)ZrB2-SiC-Y2O3外涂层用粉体：按照Y2O3粉末与ZrB2、SiC混合粉末的质量比为1:9，且ZrB2粉末占ZrB2、SiC混合粉末的质量分数为75％，称取ZrB2、SiC和Y2O3粉末，转入行星球磨机混合，搅拌均匀得ZrB2-SiC-Y2O3外涂层用粉体；
步骤3，制备SiC过渡层
将步骤2制得的SiC过渡层用粉体平铺于坩埚中并压实，将步骤1中预处理过的C-C复合材料基体放置平铺粉体之上，继续使用SiC过渡层用粉体将C-C复合材料基体完全包埋，将坩埚置于高温管式炉加热至1600～1800℃， 保温1～3h， 随炉冷却，并全程通入氩气，从而制得SiC过渡层；
步骤4，制备ZrB2-SiC-Y2O3外涂层
将步骤3制得的包覆有SiC过渡层的C-C复合材料基体取出，在坩埚中利用步骤2制得的ZrB2-SiC-Y2O3外涂层用粉体将包覆有SiC过渡层的C-C复合材料基体完全包埋，并置于高温管式炉中加热至1600～1800℃， 保温1～3h， 随炉冷却，最终制得ZrB2-SiC-Y2O3外涂层。
2.根据权利要求1所述的C-C复合材料表面抗氧化ZrB2-SiC-Y2O3-SiC涂层，其特征在于：步骤3和步骤4中加热、保温、冷却所用的高温管式炉的炉膛气压始终保持为0.1MPa。
3.根据权利要求1所述的C-C复合材料表面抗氧化ZrB2-SiC-Y2O3-SiC涂层，其特征在于：步骤3和步骤4中随炉冷却时的速度为10℃/min。
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