技術領域

本發(fā)明涉及航空航天、冶金、機械、材料加工等技術領域，涉及一種抗高溫燒蝕復合涂層及其制備方法。

背景技術

航空航天領域對材料的耐高溫、抗燒蝕性能有著極高的要求。航空航天發(fā)動機、燃氣輪機、內燃機、鍋爐等燃燒室受熱部件也存在類似的高溫燒蝕現(xiàn)象，同樣需要耐高溫燒蝕的防護。在高溫、超高溫燃氣及氧化氣氛中能夠長期保持物理、化學穩(wěn)定性的新型材料成為研究熱點。能夠滿足航天器超高溫燒蝕的材料主要為硼化物、碳化物組成的多元復合陶瓷，此類材料對耐高溫、超高溫氣流燒蝕同樣適用。

目前，ZrB₂-ZrC基耐超高溫陶瓷的制備方法主要有熱壓法，以及在此基礎上發(fā)展起來的無壓燒結和反應熱壓法。ZrB₂、ZrC類材料內部共價鍵鍵能非常強、熔點高、燒結活性低，這些方法工藝溫度高、后續(xù)加工復雜，特別是對具有不規(guī)則形狀的大型結構件的制備加工尤顯困難，不利于工業(yè)化生產(chǎn)。

王松等人在“ZrB₂-ZrC基耐超高溫陶瓷的制備方法”(專利號：201110026995.5)一文中以含鋯合金熔滲處理獲得ZrB₂-ZrC基耐超高溫陶瓷半成品，用B₄C或SiC粉包埋經(jīng)1400～1700℃真空或氬氣保護高溫燒結。

周長靈等人在“超高溫近零燒蝕ZrB₂-ZrC-SiC復相陶瓷的制備方法”(專利號：200610068591.1)一文中以一定比例的ZrB₂、ZrC、SiC、ZrO₂粉料混合均勻在150～200MPa壓力下冷壓成型后，在氬氣保護下經(jīng)1700～1900℃高溫燒結，效果良好。

然而，成型工藝的復雜及較高的燒結溫度，使得不規(guī)則形狀的大型耐高溫燒蝕結構件的制備加工顯得更為困難。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術存在的不足，提供一種可在復雜結構或大型結構上應用的抗燒蝕復合涂層及其制備方法.

為解決上述技術問題，本發(fā)明的技術方案如下：

一種抗燒蝕復合涂層，包括依次噴涂在基底上的粘接層和復合陶瓷抗燒蝕層，所述的基底為高溫合金、鋼、鋁合金或鑄鐵材料的受熱結構部件；所述的粘接層為厚度為50～500μm的含鋁高溫合金或含鋁金屬間化合物；所述復合陶瓷抗燒蝕層的厚度為200～500μm，由以下重量百分比的物質原料制成：

上述抗燒蝕復合涂層中，基底為復雜形狀的構件或大尺寸構件。

一種抗燒蝕復合涂層的制備方法，包括以下步驟：

【1】按照前述的重量百分比稱取ZrB₂、ZrC、SiC、ZrO₂粉末并混合均勻，其中ZrB₂、ZrC粉末中位粒徑為10～20μm，SiC、ZrO₂粉末中位粒徑為1～3μm；

【2】選用含鋁高溫合金或含鋁金屬間化合物為粘結層材料，利用噴涂工藝在基體上制備處厚度為50～500μm的粘結層；

【3】將步驟【1】混合后的粉末，以完全熔融的方式噴涂在步驟【2】制備的粘結層上，制備成內部含有B₂O₅Si的厚度為200～500μm的復合陶瓷抗燒蝕層，最終形成抗燒蝕復合涂層。

上述抗燒蝕復合涂層的制備方法中，粘結層制備方法為冷噴涂、等離子噴涂、低壓等離子噴涂、超音速火焰噴涂或爆炸噴涂。

上述抗燒蝕復合涂層的制備方法中，復合陶瓷抗燒蝕層的制備方法為等離子噴涂或低壓等離子噴涂。

上述抗燒蝕復合涂層的制備方法中，步驟【1】中的粉末采用球磨機或混料機進行均勻混合。

與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的制備成本較低、方便快捷，所制抗燒蝕復合涂層的內部組織均勻，致密度高，且生成了B₂O₅Si新相，同小尺寸的SiC、ZrO₂顆粒一起填充ZrB₂、ZrC大顆粒的間隙，增強了相互的連接，增加了復合陶瓷抗燒蝕層的強度，制品的力學性能高、抗燒蝕效果好，可滿足復雜形狀或大型構件抗燒蝕的應用，克服了陶瓷產(chǎn)品燒結過程對制品形狀的限制。

附圖說明

圖1為本發(fā)明ZrB₂-ZrC-SiC-ZrO₂復合抗燒蝕涂層典型XRD圖譜。

圖2為本發(fā)明ZrB₂-ZrC-SiC-ZrO₂復合抗燒蝕涂層斷面組織照片。