CN115180981A - 一种纳米线跨尺度增韧复相陶瓷抗氧化涂层及其制备方法与应用 - Google Patents

一种纳米线跨尺度增韧复相陶瓷抗氧化涂层及其制备方法与应用 Download PDF

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Abstract

一种纳米线跨尺度增韧复相陶瓷抗氧化涂层及其制备方法与应用，包括采用包埋熔渗法在基体材料表面制备RMI‑SiC内涂层；采用水热法与化学气相沉积法，在RMI‑SiC内涂层表面制备同轴复合网络化结构的(CeC2+SiC)nw纳米线增韧层；采用刷涂‑裂解法，在纳米线增韧层上制备形成(CeC2+SiC)纳米线协同改性HfB2‑HfC‑SiC复相陶瓷外涂层。本发明提供的SiC/(CeC2+SiC)nw/HfB2‑HfC‑SiC涂层，通过SiC包覆CeC2纳米线的对陶瓷涂层进行跨尺度增韧/增强，同时充分利用HfB2‑HfC‑SiC复相陶瓷涂层在抗氧化、防烧蚀方面的互补优势，提高涂层的宽温域抗氧化、抗热震性能和服役寿命，使C/C复合材料在高温含氧环境下多次循环使用后保持性能稳定。

Description

一种纳米线跨尺度增韧复相陶瓷抗氧化涂层及其制备方法与 应用
技术领域
本发明属于纤维增强碳基或陶瓷基复合材料高温抗氧化涂层技术领域，尤其是涉及一种具有宽温域、长寿命抗氧化防护功能的复合热防护涂层及其制备方法与应用。
背景技术
碳/碳(C/C)复合材料因密度低、比强度高、耐烧蚀、高温力学性能优异等特点，是目前极少数可在2000℃以上保持较高力学性能的轻质耐高温结构材料，也是极少数在超过3000℃使用环境中使用的结构材料，成为火箭发动机喷管、燃烧室、再入空间飞行器端头、机翼前缘等的首选材料，其中良好的高温力学与抗烧蚀性能是保证相关航天动力系统和飞行器先进可靠的关键。然而，C/C复合材料也面临着在有氧使用环境下高于700K出现本征氧化而导致其机械性能急剧下降的问题，因此着手解决好C/C复合材料长时间氧化防护问题是推动其进一步发展与应用的基础。
热防护涂层技术是在复合材料基体表面包覆一层保护层使其和环境隔离开来，发明人研究发现，通常由于复合材料本体的热膨胀系数与涂层的热膨胀系数匹配性差，导致在外界温度的剧变条件下涂层易在材料中产生热应力并出现很多微裂纹，且在超高温条件下涂层微裂纹扩展、剥落，并导致涂层失效。正是由于传统的设计思想没有从根本上解决涂层与复合材料本体的热匹配问题，导致其超高温氧化与抗腐蚀防护方面很难突破。因此，必须在涂层传统设计思想的基础上，设计出涂层新体系与新结构，解决涂层与复合材料本体的热匹配问题，进一步提高涂层的超高温热防护性能。
发明内容
针对上述问题，本发明提供一种纳米线跨尺度增韧复相陶瓷抗氧化涂层及其制备方法与应用，有效提高复合材料在高温环境中的抗氧化性能寿命和抗热震性。
上述目的可以通过以下技术方案实现：
第一方面，本发明提供了一种纳米线跨尺度增韧复相陶瓷抗氧化涂层，包括制备在基体材料表面的RMI-SiC内涂层、制备在RMI-SiC内涂层上的(CeC2+SiC)纳米线协同改性HfB2-HfC-SiC复相陶瓷外涂层。
所述(CeC2+SiC)纳米线协同改性HfB2-HfC-SiC复相陶瓷外涂层包括制备在RMI-SiC内涂层表面的(CeC2+SiC)纳米线、制备在纳米线上的HfB2-HfC-SiC复相陶瓷层。
优选地，所述RMI-SiC内涂层的厚度为20～80μm；所述(CeC2+SiC)纳米线协同改性HfB2-HfC-SiC复相陶瓷外涂层的厚度为80～220μm。
第二方面，本发明提供了上述抗氧化复合涂层的制备方法，包括步骤S1：采用包埋熔渗法，在基体材料表面制备RMI-SiC内涂层，以缓解基体与外涂层的热膨胀系数差异，提高基体与涂层体系的结合强度；S2：采用水热法和化学气相沉积法，在RMI-SiC内涂层表面制备(CeC2+SiC)nw增韧层，该层所形成的高热稳定和耐腐蚀氧化的纳米线结构具有较大的比表面积，而且其跨尺度增强/增韧效应可以有效提高涂层在高温条件下的抗氧化性和抗热震性；S3：采用刷涂-裂解工艺，在增韧层上制备纳米线协同改性的(CeC2+SiC)nw/HfB2-HfC-SiC外涂层，这种跨尺度增韧改性高温陶瓷外涂层具有良好的机械性能、自愈合性能、高温抗氧化/烧蚀性能和抗热震性能，可实现C/C复合材料在宽温域和高温域下的长寿命服役。
在本发明的进一步实施方式中，S1具体包括步骤：S101：以Si粉、石墨粉和Al2O3粉为原料，其中Si粉含量为50～70％、石墨粉含量为15～40％、Al2O3粉含量为5～30％，称取相应质量比的原料粉末并混合球磨6～12小时，使其研磨均匀、精细得到包埋粉料；S102：将经S101预处理的基体样品放入石墨坩埚中，采用上述包埋粉料对基体样品进行包埋；S103：在高温反应炉中进行热处理，热处理温度为1600～2200℃，热处理时间1～2.5小时，保护性气氛为氮气或氩气。
在本发明的进一步实施方式中，S2具体包括步骤：S201：以氯化铈为可溶性醇盐，加入NaOH和十六烷基三甲基溴化铵表面活性剂配置形成CeO2晶种生长液；S202：将制备RMI-SiC内涂层的基体材料浸没于生长液中，水热反应条件下在基体材料表面合成网格化可控结构的CeO2纳米线；S203：将已水热制备CeO2纳米线的样品放入化学气相沉积炉中，以三氯甲基硅烷(MTS)、氢气载气和氢气稀释气(H2)、氩气(Ar)为反应气源，通过原位催化形成CeC2纳米线，同时在其表面形成CVD-SiC包覆层。这种(CeC2+SiC)nw不仅具有良好的抗氧化/烧蚀性能，而且其与硅基陶瓷具有良好的相容性。
在本发明的进一步实施方式中，S3具体包括步骤：S301：通过聚碳硅烷(PCS)、砒啶硼烷(PB)和HfC有机前驱体(PHC)与煤沥青甲苯可溶组分共溶解，形成Hf-Si-B有机浸渍剂，并加入Hf、B4C、Si粉为填料烧结剂，合成改性陶瓷前驱体；S302：将改性陶瓷前驱体刷涂至步骤S2处理后的样品表面，通过刷涂-裂解工艺在基体表面反应制备(CeC2+SiC)纳米线协同改性增韧HfB2-HfC-SiC复相陶瓷外涂层，裂解温度1400～1800℃，反应时间为1～3小时，裂解气氛为-0.06MPa氮气，得到SiC/(CeC2+SiC)nw/HfB2-HfC-SiC涂层。
需要说明的是，为了满足反应比需要，根据基体材料预期密度和初始密度计算反应形成的RMI-SiC含量，进而获得理论Si的使用量，实际包埋粉料的使用量为理论Si使用量的2.2～8倍。高温熔渗过程中，熔融Si在毛细管力作用下渗透到基体内部，反应形成RMI-SiC内涂层，其中残余硅含量可以通过优化材料配比进行调节。
在本发明的进一步实施例中，步骤S2中，CeO2晶种生长液的摩尔浓度为2.2～8.6mol/L，其pH为4～11，水热温度为160～240℃，反应生长时间为10～24小时。
在本发明的进一步实施例中，步骤S2中，化学气相沉积的具体工艺为：MTS:H2:Ar＝1:(6～13):10；反应温度为1000～1200℃，反应压力为800～2500Pa，沉积时间为1～4小时。
在本发明的进一步实施例中，步骤S3中，Hf-Si-B有机浸渍剂的合成方法为，PCS、PB、PHC与煤沥青甲苯可溶组分的质量比为6～26％、13～43％、16～33％和35～61％，溶解水浴温度为60～100℃，水浴时间为6～12小时。
在本发明的进一步实施例中，步骤S3中，改性陶瓷前驱体的具体合成工艺为：按照质量比36～55％、18～40％和15～46％分别称取纯度大于99％的Hf、B4C、Si粉，将混合粉料在酒精分散剂中湿法研磨12～20小时，烘干后备用；将烘干后的填料加入到Hf-Si-B有机浸渍剂中，填料质量比为30～60％，持续搅拌分散形成具有一定粘度的改性陶瓷前驱体。
第三方面，本发明提供了上述SiC/(CeC2+SiC)nw/HfB2-HfC-SiC涂层在制备航空航天用C/C复合材料热端部件中的应用。
本发明提供的技术方案，具有以下有益效果：
(1)本发明提供的(CeC2+SiC)纳米线增韧协同改性HfB2-HfC-SiC复相陶瓷涂层，通过SiC包覆CeC2纳米线的跨尺度增韧相对陶瓷涂层进行增韧/增强，以提高复合材料的力学性能和抗烧蚀性能，同时充分利用HfB2-HfC-SiC复相陶瓷涂层在抗氧化、防烧蚀方面的互补优势，以拓宽抗氧化温度区间、延长抗氧化时间，以实现C/C复合材料的宽温域长时间抗氧化烧蚀以及在高温服役环境下的长寿命热防护。
(2)(CeC2+SiC)nw跨尺度增强是CeO2纳米线与SiC含量、形貌分布及界面结构设计的依据。构建(CeC2+SiC)nw网络改变了单一形态陶瓷对材料性能的作用机制，加之界面数量增多、界面结构更加复杂，为提高涂层结构和性能的拓展了设计空间。本发明提供的稀土系CeO2纳米线和SiCnw网络化生长结构，不仅可以与HfB2-HfC-SiC复相陶瓷涂层形成的跨尺度增韧/增强结构，增加涂层体系的能量耗散机制和相关力学性能，而且，其良好的抗氧化烧蚀性能可以显著改善外涂层的高温热稳定性，提高涂层的热防护寿命，可保证涂层在宽领域和复杂环境中长寿命使用。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明制备SiC/(CeC2+SiC)nw/HfB2-HfC-SiC复合涂层的流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只是作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。
下述实施例中的实验方法，如无特殊说明，均为常规方法。下述实施例中所用的试验材料，如无特殊说明，均为自常规试剂厂商购买得到的。任何参数都可以根据实际情况进行等比例增加和减小。
实施例一
本实施例提供一种纳米线跨尺度增韧复相陶瓷抗氧化涂层，基体材料为碳纤维增强碳基复合材料(C/C)，包括RMI-SiC内涂层，厚度为30μm；(CeC2+SiC)纳米线协同改性HfB2-HfC-SiC复相陶瓷外涂层，厚度为160μm。
制备方法包括如下步骤：
基体预处理：首先将切割成型的密度为1.46cm3/g的C/C基体材料采用400和600目的砂纸进行抛光打磨(至表面粗糙度<50μm)和倒角加工处理(<3mm)，然后在乙醇中超声清洗干净后，100℃烘干3小时。
S1：首先，按照质量比称取60％的Si粉、30％的石墨粉和10％的Al2O3粉在行星式球磨机中干燥研磨10小时，研磨转速设定为600rpm；接着，在石墨坩埚底部铺一层包埋粉料，将预处理后的基体样品等间距地放置于坩埚中的包埋粉料上，再在样品上均匀地覆盖一层包埋粉料，包埋粉料与基体样品的质量比为3:2。然后，将放置好样品的石墨坩埚在高温反应炉中进行热处理，热处理温度为1800℃，热处理时间1.5小时，保护性气氛为氩气，熔渗反应后得到带RMI-SiC内涂层的C/C-SiC复合材料。
S2：首先，称取氯化铈醇盐溶解于60ml去离子水中，其摩尔浓度为3mol/L，通过NaOH溶液调节pH＝9.0，再加入0.3g表面活性剂充分溶解形成CeO2晶种生长液。接着将生长液转移至100ml水热反应釜中，再将适量的预处理基体样品放入生长液中。密封反应釜后，将其置于烘箱中在200℃水热反应12小时。然后，将已水热制备CeO2纳米线的样品放入化学气相沉积炉中，以MTS、H2、Ar为反应气源，通过原位催化形成CeC2纳米线，同时在其表面形成CVD-SiC包覆层。化学气相沉积的具体工艺为：气体摩尔流量比MTS:H2:Ar＝1:10:10；反应温度为1100℃，反应压力为2000Pa，沉积时间为3小时，从而在RMI-SiC内涂层生长网络化结构的(CeC2+SiC)nw。
S3：首先，将质量比为15％的PCS、24％的PB、26％PHC和35％的煤沥青甲苯可溶组分混合，在80℃的水浴锅中持续搅拌8小时，形成Hf-Si-B有机浸渍剂。接着，按照质量比36％、40％和24％分别称取纯度大于99％的Hf、B4C和Si粉，将混合粉料在酒精分散剂中湿法研磨12小时，研磨转速为600rpm，在100℃烘干2小时。烘干后将混合粉料加入到Hf-Si-B有机浸渍剂中，混合粉料与Hf-Si-B有机浸渍剂的质量比为40％，持续搅拌分散形成改性陶瓷前驱体。然后，采用涂料刷均匀地刷涂在步骤2中所得到的样品表面至160μm，再将刷涂好的样品置于120℃下烘干4小时。最后，将烘干后的样品转移至高温热处理炉内进行裂解，裂解温度1600℃，反应时间为2.5小时，惰性气氛-0.06MPa的氮气，得到SiC/(CeC2+SiC)nw/HfB2-HfC-SiC涂层。
实施例二
本实施例提供一种纳米线跨尺度增韧复相陶瓷抗氧化涂层，基体材料为碳纤维增强碳基复合材料(C/C)，包括RMI-SiC内涂层，厚度为20μm；(CeC2+SiC)纳米线协同改性HfB2-HfC-SiC复相陶瓷外涂层，厚度为200μm。
制备方法包括如下步骤：
基体预处理：首先将切割成型的密度为1.60cm3/g的C/C基体材料采用400和600目的砂纸进行抛光打磨(至表面粗糙度<50μm)和倒角加工处理(<3mm)，然后在乙醇中超声清洗干净后，100℃烘干3小时。
S1：首先，按照质量比称取50％的Si粉、40％的石墨粉和10％的Al2O3粉在行星式球磨机中干燥研磨10小时，研磨转速设定为600rpm；接着，在石墨坩埚底部铺一层包埋粉料，将预处理后的基体样品等间距地放置于坩埚中的包埋粉料上，再在样品上均匀地覆盖一层包埋粉料，包埋粉料与基体样品的质量比为1:1。然后，将放置好样品的石墨坩埚在高温反应炉中进行热处理，热处理温度为1700℃，热处理时间2小时，保护性气氛为氩气，熔渗反应后得到带RMI-SiC内涂层的C/C-SiC复合材料。
S2：首先，称取氯化铈醇盐溶解于60ml去离子水中，其摩尔浓度为4mol/L，通过NaOH溶液调节pH＝10，再加入0.3g表面活性剂充分溶解形成CeO2晶种生长液。接着将生长液转移至100ml水热反应釜中，再将适量的预处理基体样品放入生长液中。密封反应釜后，将其置于烘箱中在220℃水热反应12小时。然后，将已水热制备CeO2纳米线的样品放入化学气相沉积炉中，以MTS、H2、Ar为反应气源，通过原位催化形成CeC2纳米线，同时在其表面形成CVD-SiC包覆层。化学气相沉积的具体工艺为：气体摩尔流量比MTS:H2:Ar＝1:8:10；反应温度为1050℃，反应压力为1700Pa，沉积时间为2小时，从而在RMI-SiC内涂层生长网络化结构的(CeC2+SiC)nw。
S3：首先，将质量比为10％的PCS、18％的PB、20％PHC和52％的煤沥青甲苯可溶组分混合，在90℃的水浴锅中持续搅拌10小时，形成Hf-Si-B有机浸渍剂。接着，按照质量比36％、20％和30％分别称取纯度大于99％的Hf、B4C和Si粉，将混合粉料在酒精分散剂中湿法研磨16小时，研磨转速为600rpm，在100℃烘干2小时。烘干后将混合粉料加入到Hf-Si-B有机浸渍剂中，混合粉料与Hf-Si-B有机浸渍剂的质量比为50％，持续搅拌分散形成改性陶瓷前驱体。然后，采用涂料刷均匀地刷涂在步骤2中所得到的样品表面至200μm，再将刷涂好的样品置于120℃下烘干4小时。最后，将烘干后的样品转移至高温热处理炉内进行裂解，裂解温度1400℃，反应时间为3小时，惰性气氛-0.06MPa的氮气，得到SiC/(CeC2+SiC)nw/HfB2-HfC-SiC涂层。
实施例三
本实施例提供一种纳米线跨尺度增韧复相陶瓷抗氧化涂层，基体材料为碳纤维增强碳基复合材料(C/C)，包括RMI-SiC内涂层，厚度为40μm；(CeC2+SiC)纳米线协同改性HfB2-HfC-SiC复相陶瓷外涂层，厚度为180μm。
制备方法包括如下步骤：
基体预处理：首先将切割成型的密度为1.72cm3/g的C/C基体材料采用400和600目的砂纸进行抛光打磨(至表面粗糙度<50μm)和倒角加工处理(<3mm)，然后在乙醇中超声清洗干净后，100℃烘干3小时。
S1：首先，按照质量比称取55％的Si粉、40％的石墨粉和5％的Al2O3粉在行星式球磨机中干燥研磨10小时，研磨转速设定为600rpm；接着，在石墨坩埚底部铺一层包埋粉料，将预处理后的基体样品等间距地放置于坩埚中的包埋粉料上，再在样品上均匀地覆盖一层包埋粉料，包埋粉料与基体样品的质量比为4:5。然后，将放置好样品的石墨坩埚在高温反应炉中进行热处理，热处理温度为1900℃，热处理时间1.5小时，保护性气氛为氩气，熔渗反应后得到带RMI-SiC内涂层的C/C-SiC复合材料。
S2：首先，称取氯化铈醇盐溶解于60ml去离子水中，其摩尔浓度为6mol/L，通过NaOH溶液调节pH＝8.5，再加入0.3g表面活性剂充分溶解形成CeO2晶种生长液。接着将生长液转移至100ml水热反应釜中，再将适量的预处理基体样品放入生长液中。密封反应釜后，将其置于烘箱中在180℃水热反应20小时。然后，将已水热制备CeO2纳米线的样品放入化学气相沉积炉中，以MTS、H2、Ar为反应气源，通过原位催化形成CeC2纳米线，同时在其表面形成CVD-SiC包覆层。化学气相沉积的具体工艺为：气体摩尔流量比MTS:H2:Ar＝1:12:10；反应温度为1200℃，反应压力为1300Pa，沉积时间为2小时，从而在RMI-SiC内涂层生长网络化结构的(CeC2+SiC)nw。
S3：首先，将质量比为13％的PCS、20％的PB、22％PHC和45％的煤沥青甲苯可溶组分混合，在60℃的水浴锅中持续搅拌12小时，形成Hf-Si-B有机浸渍剂。接着，按照质量比44％、26％和30％分别称取纯度大于99％的Hf、B4C和Si粉，将混合粉料在酒精分散剂中湿法研磨12小时，研磨转速为600rpm，在100℃烘干2小时。烘干后将混合粉料加入到Hf-Si-B有机浸渍剂中，混合粉料与Hf-Si-B有机浸渍剂的质量比为30％，持续搅拌分散形成改性陶瓷前驱体。然后，采用涂料刷均匀地刷涂在步骤2中所得到的样品表面至180μm，再将刷涂好的样品置于120℃下烘干4小时。最后，将烘干后的样品转移至高温热处理炉内进行裂解，裂解温度1500℃，反应时间为2小时，惰性气氛-0.06MPa的氮气，得到SiC/(CeC2+SiC)nw/HfB2-HfC-SiC涂层。
对本发明实施例一至三制备得到的SiC/(CeC2+SiC)nw/HfB2-HfC-SiC涂层进行高温氧化和抗热震性能测试，具体结果如下表1所示：
表1高温抗氧化复合涂层性能测试结果统计表
Figure BDA0003639743470000081
需要说明的是，除了上述实施例一至实施例三所涉及的制备过程中的参数，选用其他制备参数也是可行的。
本发明所提供的可调氧分压技术改进高温抗氧化复合涂层，具有结合力强、自愈合能力强的特点，在高温有氧环境下可以有效保护碳基复合材料免受氧化，提高碳基复合材料的可应用性。本发明提供的技术方案具有以下优点：(1)本发明提供的(CeC2+SiC)纳米线增韧协同改性HfB2-HfC-SiC复相陶瓷涂层，通过SiC包覆CeC2纳米线的跨尺度增韧相对陶瓷涂层进行增韧/增强，以提高复合材料的力学性能和抗烧蚀性能，同时充分利用HfB2-HfC-SiC复相陶瓷涂层在抗氧化、防烧蚀方面的互补优势，以拓宽抗氧化温度区间、延长抗氧化时间，以期实现C/C复合材料的宽温域长时间抗氧化烧蚀以及在高温服役环境下的长寿命热防护；(2)(CeC2+SiC)nw跨尺度增强是CeO2纳米线与SiC含量、形貌分布及界面结构设计的依据。构建(CeC2+SiC)nw网络改变了单一形态陶瓷对材料性能的作用机制，加之界面数量增多、界面结构更加复杂，为提高涂层结构和性能的拓展了设计空间。本发明提供的稀土系CeO2纳米线和SiCnw网络化生长结构，不仅可以与HfB2-HfC-SiC复相陶瓷涂层形成的跨尺度增韧/增强结构，增加涂层体系的能量耗散机制和相关力学性能，而且，其良好的抗氧化烧蚀性能可以显著改善外涂层的高温热稳定性，提高涂层的热防护寿命，可保证涂层在宽领域和复杂环境中长寿命使用。
所理解的通常含义；本发明实施例中所提及的数值仅属于示例性质，其余数值也应属于本发明；本发明中实施例中所涉及的步骤无顺序性，因此改变步骤的顺序也同样隶属于本发明的范围。需要说明的是，除非另有说明，本发明中所涉及的专业术语应为该领域技术工作者。

Claims (7)

1.一种纳米线跨尺度增韧复相陶瓷抗氧化涂层，其特征在于：包括制备在基体材料表面的RMI-SiC内涂层、制备在RMI-SiC内涂层上的(CeC2+SiC)纳米线协同改性HfB2-HfC-SiC复相陶瓷外涂层；
所述(CeC2+SiC)纳米线协同改性HfB2-HfC-SiC复相陶瓷外涂层包括制备在RMI-SiC内涂层表面的(CeC2+SiC)纳米线、制备在纳米线上的HfB2-HfC-SiC复相陶瓷层。
2.根据权利要求1所述的一种纳米线跨尺度增韧复相陶瓷抗氧化涂层，其特征在于：所述RMI-SiC内涂层的厚度为20~80μm；所述(CeC2+SiC)纳米线协同改性HfB2-HfC-SiC复相陶瓷外涂层的厚度为80~220μm。
3.一种纳米线跨尺度增韧复相陶瓷抗氧化涂层的制备方法，其特征在于：采用以下步骤：
S1：采用包埋熔渗法，在基体材料表面制备RMI-SiC内涂层；
S2：采用水热法与化学气相沉积法，在RMI-SiC内涂层表面制备同轴复合网络化结构的(CeC2+SiC)nw纳米线增韧层；
S3：采用刷涂-裂解法，在纳米线增韧层上制备形成(CeC2+SiC)纳米线协同改性HfB2-HfC-SiC复相陶瓷外涂层。
4.根据权利要求3所述的纳米线跨尺度增韧复相陶瓷抗氧化涂层的制备方法，其特征在于：所述的S1具体包括步骤：
S101：以Si粉、石墨粉和Al2O3粉为原料，其中Si粉含量为50~70%、石墨粉含量为15~40%、Al2O3粉含量为5~30%，称取相应质量比的原料粉末并混合球磨6~12小时，使其研磨均匀、精细得到包埋粉料；
S102：将经S101预处理的基体样品放入石墨坩埚中，采用上述包埋粉料对基体样品进行包埋；
S103：在高温反应炉中进行热处理，热处理温度为1600~2200℃，热处理时间1~2.5小时，保护性气氛为氮气或氩气。
5.根据权利要求3所述的纳米线跨尺度增韧复相陶瓷抗氧化涂层的制备方法，其特征在于，所述的S2具体包括步骤：
S201：以氯化铈为可溶性醇盐，加入NaOH和十六烷基三甲基溴化铵表面活性剂配置形成CeO2晶种生长液；
CeO2晶种生长液的摩尔浓度为2.2~8.6 mol/L，其pH为4~11；
S202：将制备RMI-SiC内涂层的基体材料浸没于生长液中，水热反应条件下在基体材料表面合成网格化可控结构的CeO2纳米线；
水热温度为160~240℃，反应生长时间为10~24小时；
S203：将已水热制备CeO2纳米线的样品放入化学气相沉积炉中，以三氯甲基硅烷(MTS)、氢气载气和氢气稀释气(H2)、氩气(Ar)为反应气源，通过原位催化形成CeC2纳米线，同时在其表面形成同轴包覆的CVD-SiC层；
化学气相沉积的具体工艺为：MTS:H2:Ar=1:(6~13):10；反应温度为1000~1200℃，反应压力为800~2500Pa，沉积时间为1~4小时。
6.根据权利要求3所述的纳米线跨尺度增韧复相陶瓷抗氧化涂层的制备方法，其特征在于：所述的S3具体包括步骤：
S301：通过聚碳硅烷（PCS）、砒啶硼烷（PB）和HfC有机前驱体（PHC）与煤沥青甲苯可溶组分共溶解，形成Hf-Si-B有机浸渍剂，并加入Hf、B4C、Si粉为填料烧结剂，合成改性陶瓷前驱体；
PCS、PB、PHC与煤沥青甲苯可溶组分的质量比为（6~26%）：（13~43%）：（16~33%）：（35~61%），溶解水浴温度为60~100℃，时间为6~12小时；
Hf、B4C、Si粉的质量比为（36~55%）：（18~40%）：（15~46%），在酒精分散剂中湿法研磨12~20小时后烘干，然后将填料加入到Hf-Si-B有机浸渍剂中，填料质量比为30~60%，持续搅拌分散形成改性陶瓷前驱体；
S302：将改性陶瓷前驱体刷涂至步骤S2处理后的样品表面，通过刷涂-裂解工艺在基体表面反应制备形成(CeC2+SiC)纳米线协同改性增韧HfB2-HfC-SiC复相陶瓷外涂层；
裂解温度为1400~1800℃，反应时间为1~3小时，裂解气氛为-0.06 MPa氮气。
7.权利要求1~6任一项所述的纳米线跨尺度增韧复相陶瓷抗氧化涂层在制备航空航天用C/C复合材料热端部件中的应用。
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