本發明涉及一種用于樹脂基復合材料的抗燒蝕涂層材料及其制備方法，所述的抗燒蝕涂層材料為氧化釔穩定氧化鋯、樹脂、Cu和SiO₂均勻混合物，所述混合物為球狀顆粒或球狀團粒材料。其制備方法包括混合粉體、球磨以及噴霧造粒。本發明有益之處在于采用添加有放熱特定的成分復合YSZ陶瓷面層一方面陶瓷層起到很好的隔熱、抗燒蝕作用，另一方面在高溫下燒蝕相氣化散熱起到進一步提高復合材料的抗燒蝕、隔熱性能。

技術領域

本發明屬于樹脂基復合材料熱防護涂層材料領域，具體涉及一種用于樹脂基復合材料的抗燒蝕涂層材料及其制備方法，特別是用于聚酰亞胺樹脂基復合材料的抗燒蝕和熱防護。

背景技術

聚酰亞胺樹脂基復合材料具有比強度高、可設計性強、抗疲勞斷裂性能好等一系列優點，已經在航空發動機外涵機匣、靜子葉片、轉子葉片、包容機匣以及發動機短艙、反推力裝置上得到大量的應用，減重效果明顯。

先進航空發動機的服役環境溫度更高，對聚酰亞胺樹脂基復合材料的發動機部件服役性能提出了更高的熱防護要求，例如要求在800～850℃高溫條件下高溫沖刷后仍具有較好的性能穩定性。而目前耐熱性最好的聚酰亞胺樹脂基復合材料也只能在300℃左右使用，進一步提高耐熱性則需要增大成本，并且具有很大難度，因此，通過采用適當的熱防護涂層提高其使用溫度比研制新的耐高溫樹脂基復合材料更切合實際。

國內外樹脂基復合材料常用的熱防護涂層主要有YSZ(Y₂O₃穩定ZrO₂)熱障涂層和其他燒蝕型(熱容吸熱、燒蝕防熱、輻射式散熱、發汗防熱)功能涂層兩大類。但樹脂基復合材料表面制備熱防護涂層面臨著很多技術難題，例如燒蝕型涂層防熱機理是借助高溫沖蝕后涂層燒蝕氣化、碳化燒損而保護基體不損傷，但為了達到較好的防熱效果一般制備較厚，會顯著降低與復材基體的結合強度，且使用壽命有限。熱障涂層具有較低的熱導率和合適的膨脹系數，具有較好的隔熱性能，在金屬基表面熱防護應用較為成熟，但與樹脂基復合材料的結合強度低，且存在層間應力不匹配的問題，易在使用過程中脫落而失去隔熱作用。主要原因是相對于金屬基體，樹脂基復材與涂層之間不可能發生冶金反應或很好的嵌合作用；另外，復合材料的固化溫度低，因此采用熱噴涂技術時不但不可以追求高溫熱源(這大大有利于冶金結合)，相反應嚴格控制復合材料基體的表面溫度；再者，由于復合材料與金屬或陶瓷涂層的熱膨脹系數相差較大，過高的溫度梯度變化，將在涂層與基體之間產生過大的內應力，使涂層與基體分離，如何最大限度的消除這些問題就成了復材表面熱防護涂層研制的重點。

本發明基于傳統YSZ熱障陶瓷涂層隔熱性能好的優勢，同時根據燒蝕型涂層防熱的理念，提出發汗冷卻防熱抗燒蝕機理的構想，將燒蝕相(酚醛樹脂、改性有機硅樹脂、聚酯、Cu、SiO₂)與YSZ陶瓷進行復合，在高溫條件下，依靠陶瓷基相(YSZ)良好的隔熱性能阻滯熱量傳遞，同時復合在YSZ陶瓷涂層內部低熔點燒蝕型材料高溫下發生分解、熔化、氣化或揮發等相變帶走一部分熱量，燒蝕后形成的氣體不僅能在涂層表面形成熱阻塞效應，而且能夠在涂層內部形成大量的孔隙進一步降低涂層的熱導率，為了減小某單一燒蝕材料在很窄的溫度段內分解或氣化后產生的內壓對涂層所造成的破壞，以及保持涂層在整個防熱過程中都可能進行燒蝕防熱。

發明內容

本發明的目的是：在于為樹脂基復合材料提供熱防護，特別是聚酰亞胺樹脂基復合材料，給出在樹脂基復合材料表面形成抗燒蝕涂層的方法。

本發明的技術方案是：

提供一種用于樹脂基復合材料的抗燒蝕涂層材料，所述的抗燒蝕涂層材料為氧化釔穩定氧化鋯、樹脂、Cu和SiO₂均勻混合物，所述混合物為球狀顆粒或球狀團粒材料。

進一步的，其中，氧化釔穩定氧化鋯、樹脂、Cu、SiO₂之間的質量比為：(70～75)：(3～9)：(8～10)：(6～17)。