本发明涉及航空用结构材料技术领域，具体涉及一种自愈合陶瓷基复合材料燃烧室火焰筒及其制备方法与应用。
背景技术：
燃烧室是航空发动机的核心部件之一，其主要功能是将燃料的化学能经过燃烧转变为热能，以提高燃气在涡轮和喷管中膨胀的能力。在燃烧室的结构组成中，火焰筒是组织燃烧的场所，是保证空气分股、燃烧充分、掺混均匀并使壁面得到有效冷却的关键部件。燃烧室的可靠性、经济性和寿命在很大程度上取决于火焰筒的可靠性和有效程度，因此研制高性能长寿命的燃烧室火焰筒对于提高发动机性能起着至关重要的作用。
燃烧室火焰筒在发动机部件中属于高温部件，长期处于的环境温度在1300℃以上，现有高温合金涡轮部件的使用温度和服役性能已接近极限，因此常常对高温部件采取气冷以及热障涂层等防护措施。但是，冷气的应用不仅会降低发动机燃烧效率；还会使部件结构复杂化，增加设计和加工难度。高性能航空发动机追求不断提升涡轮前温度，推重比为12-15时，涡轮前进口温度高达1800℃以上，现有高温合金涡轮部件的使用温度和服役性能已接近极限，即使采取冷却技术和热障涂层技术，也难以满足下一代航空发动机的设计要求。采用耐高温陶瓷基复合材料制备燃烧室火焰筒是一项先进技术，陶瓷基复合材料具有耐高温、密度低、耐腐蚀和抗氧化等特点，能够满足热端部件在更高温度环境下使用，不仅有益于大幅减重，还可节约冷气甚至无需冷却，从而提高总压比(overallpressureratios,opr)，实现在高温合金耐温基础上进一步提升工作温度300～500℃，结构减重50％～70％，势必成为高推重比航空发动机的关键耐热结构制备材料。
现有的碳化硅陶瓷基复合材料具有优异的性能，是代替高温合金作为航空发动机热端构件用材料的备选材料，但是在高温氧化环境下，sicf复合材料中产生的微裂纹和孔洞易成为氧化性介质(o2和h2o)和燃气腐蚀的通道，导致sic组元中的界面相和纤维氧化受损；此外，服役环境中的应力作用会促使复合材料基体开裂，加速材料的损伤和腐蚀，影响其在高温燃气环境下服役长寿命的要求，从而严重制约sic陶瓷基复合材料在发动机燃烧室火焰筒的应用。
技术实现要素：
针对现有技术中的缺陷，本发明目的在于提供一种自愈合陶瓷基复合材料燃烧室火焰筒及其制备方法与应用，以提高燃烧室火焰筒的弯曲强度、耐高温能力、抗氧化能力和燃气效率，降低燃烧室火焰筒的质量和nox、cox等废弃物的排放，并且赋予燃烧室火焰筒自愈合性能，当材料出现裂纹和孔洞时，能够原位自生成玻璃相，达到主动封填的效果，阻止氧化性介质向内扩散，降低界面和纤维的氧化腐蚀损伤，提高燃烧室火焰筒的寿命。
为实现上述目的，本发明提供的技术方案为：
第一方面，本发明提供了一种复合材料燃烧室火焰筒的制备方法，包括如下步骤：s1：将燃烧室火焰筒预制体用化学气相沉积法制备sic界面；其中，化学气相沉积法的反应气为三氯甲基硅烷；s2：以聚碳硅烷和二甲苯的混合溶液为先驱体溶液，将步骤s1得到的产物采用先驱体浸渍裂解法进行致密化；重复采用先驱体浸渍裂解法至得到的碳化硅基体的密度为1.6～1.8g/cm3；s3：在碳化硅基体的表面采用化学气相渗积法制备sic基体层和bcx基体层，得到密度为2.0～2.5g/cm3的碳硼硅自愈合基体；其中，以三氯甲基硅烷为沉积气制备sic基体层，以三氯化硼和甲烷为沉积气制备bcx基体层；s4：将碳硼硅自愈合基体在1000℃下进行1～3h改性处理，得到复合材料燃烧室火焰筒。需要说明的是，步骤s4中的改性处理，是为了在碳硼硅自愈合基体内部的孔隙中和表面填充大量致密的硼硅玻璃相；经多元多层自愈合基体改性后的复合材料燃烧室火焰筒，在水氧燃气应力耦合环境下，碳硼硅自愈合基体内部自愈合组元形成的大量的玻璃相，一方面可阻止内部的碳化硅相氧化腐蚀受损，另一方面使碳硼硅自愈合基体致密化，从而提高了得到复合材料燃烧室火焰筒的弯曲强度及模量。
在本发明的进一步实施方式中，步骤s1中，化学气相沉积法具体为：以三氯甲基硅烷为反应气，氢气为载气，氩气为稀释气，沉积温度为1100～1230℃，压强为1～5kpa，沉积时间为5～15h；其中，氢气与三氯甲基硅烷的体积比为1:8～1:12。需要说明的是，制备得到的sic界面为单一相，界面厚度优选为3～10μm。在燃烧室火焰筒(碳化硅纤维)预制体表面沉积一层碳化硅，可以使纤维和基体之间形成弱界面结合，使得纤维可以通过脱粘和拔出有效的消耗能量，使得到的复合材料在破坏时表现出明显的韧性断裂特征，有利于复合材料力学性能的提高。
在本发明的进一步实施方式中，步骤s2中，先驱体浸渍裂解法包括：在真空条件下，将步骤s1得到的产物浸渍于聚碳硅烷和二甲苯的混合溶液中4～6h，然后100～140℃干燥；将干燥后的产品在氮气或氩气中于800～1200℃裂解3～6h；重复先驱体浸渍裂解法的步骤，至得到的碳化硅基体的密度为1.6～1.8g/cm3；其中，聚碳硅烷和二甲苯的混合溶液中聚碳硅烷的质量分数为20％～50％。需要说明的是，浸渍过程可以在浸渍罐中进行，在真空条件下，根据毛细现象和扩散作用，聚碳硅烷会渗透进入燃烧室火焰筒预制体的内部，并填充其中的孔隙；高温裂解是将聚碳硅烷由有机高分子物质转化为陶瓷基，得到碳化硅基体。
在本发明的进一步实施方式中，步骤s3中，sic基体层的制备方法具体为：以三氯甲基硅烷(ch3sicl3)为沉积气，氢气为载气，氩气为稀释气，沉积温度为800～1100℃，沉积时间为10～30h，压强为1kpa；其中，氢气的流量为100～400ml/min，氩气的流量为100～300ml/min；bcx基体层的制备方法具体为：以三氯化硼和甲烷为沉积气，氢气和氩气为载气，沉积温度为900～1000℃，沉积时间为10～30h，压强为1kpa；其中，三氯化硼和甲烷的流量比为2:1～6:1，氢气和氩气的流速均为50～80ml/min。
在本发明的进一步实施方式中，步骤s3中，在碳化硅基体的表面，依次交替制备sic基体层和bcx基体层，得到密度为2.0～2.5g/cm3的碳硼硅自愈合基体；其中，碳硼硅自愈合基体的最外侧层为sic基体层。需要说明的是：在碳化硅基体的表面，先制备sic基体层，再制备bcx基体层，依此循环，得到密度为2.0～2.5g/cm3的碳硼硅自愈合基体，并且保证碳硼硅自愈合基体的最外侧层为sic基体层，也就是说，在得到的碳硼硅自愈合基体中，sic基体层至少为二层，bcx基体层至少为一层；基体层的顺序设置是考虑到pip法制备得到的sic基体存在热匹配性，基体的热膨胀系数相似时，可以减少材料在高温环境中因热膨胀系数不同产生的裂纹，因此在碳化硅基体的表面先沉积一层sic基体，再沉积一层bcx基体，依此循环，依次交替沉积sic基体和bcx基体；且最后一层设置为sic基体，是考虑到sic基体比bcx基体具有更高耐温性及抗氧化性。
在本发明的进一步实施方式中，在复合材料燃烧室火焰筒的表面，制备稀土硅酸盐环境障涂层；稀土硅酸盐环境障涂层的原料包括第一组分和第二组分，第一组分为莫来石、硅酸镱(yb2sio5)、聚乙烯缩丁醛(pvb)和磷酸酯，第二组分为乙醇；其中：第一组分和第二组分的质量比为1:1～1:3，聚乙烯缩丁醛在第一组分中的质量分数为4％～8％，磷酸酯在第一组分中的质量分数为0.4％～1.0％，莫来石和硅酸镱的质量比为88:12。需要说明的是：在复合材料燃烧室火焰筒的表面制备稀土硅酸盐环境障涂层，也就是在复合材料燃烧室火焰筒构件表面和发动机超高温、腐蚀性介质、高速气流冲刷的恶劣环境间设立一道屏障涂层，可以降低发动机环境对复合材料燃烧室火焰筒构件性能的影响，避免材料的稳定性发生恶化，防止材料的力学性能明显下降，可以进一步提高复合材料燃烧室火焰筒的环境耐受性和抗燃气腐蚀性能。
在本发明的进一步实施方式中，稀土硅酸盐环境障涂层的制备方法包括：将第一组分和第二组分球磨混合12～16h，将得到的混合物涂刷在复合材料燃烧室火焰筒的表面，然后在1400℃～1500℃下烧结2～5h。
在本发明的进一步实施方式中，燃烧室火焰筒预制体是采用碳化硅纤维以三维四步法编织而成，其中，编织角为20～45°，碳化硅纤维的体积分数30％～50％。需要说明的是：燃烧室火焰筒是发动机燃烧室的核心部件，包括火焰筒头部和筒体，筒体包括内壁和外壁；在编织过程中，分别编织火焰筒头部和内外壁，然后将三部分的预制体采用纤维缝合技术连接到一起成型，并且将得到的产物进行高温热处理，以去除表面的胶和杂质，得到燃烧室火焰筒预制体；采用三维四步法编织燃烧室火焰筒预制体，可以提高燃烧室火焰筒预制体的强度，保证优异的力学性能，连接部分采用纤维缝合技术，可以避免陶瓷基复合材料与高温合金紧固件因线膨胀系数差异大而引起的破坏，保证连接强度，同时取消冷却系统。
第二方面，本发明提供了根据上述的方法制备得到的复合材料燃烧室火焰筒。
第三方面，本发明提供了上述制备得到的复合材料燃烧室火焰筒在制备发动机尤其是制备航空发动机中的应用。
本发明提供的技术方案，具有如下的优点：
(1)本发明采用三维编织方法制备预制体，不仅使预制体在空间多轴面内及面间完整连续，从根本上避免二维叠层预制体在厚度方向上强度和模量差、层间剪切强度低和损伤容限较低的缺点，而且三维编织预制体综合力学性能好，热冲击性能优异。
(2)本发明采用的碳化硅界面与碳界面相比具有更好的抗氧化性，热解碳界面层在400℃以上易发生氧化，在高温氧化环境下复合材料会因为碳界面的迅速氧化出现强度的急速下降，而碳化硅界面以在高温使用环境中抗氧化能力强，不易氧化，发挥界面传递载荷的作用，使材料在高温环境中具有更好的力学性能。
(3)本发明采用pip+cvi联合技术(先驱体浸渍裂解法+化学气相渗积法)制备自愈合改性基体，首先采用pip工艺(先驱体浸渍裂解法)制备一定密度的碳化硅基体，前驱体容易浸入纤维束间的孔隙，经陶瓷化后纤维束间的致密化程度高，随后采用cvi工艺(化学气相渗积法)交替制备bcx和sic基体，解决了单一pip法(先驱体浸渍裂解法)导致的复合材料最终密度低和因体积收缩所带来的构件内应力和微裂纹等问题，采用本发明中的联合工艺所制备的陶瓷基复合材料及构件具有较高的最终密度和较低的孔隙率，减小材料及构件在制备过程中产生的内应力及微裂纹等缺陷，也解决了单独采用cvi工艺(化学气相渗积法)制备自愈合基体时难以填充纤维束间空隙而导致的复合材料致密度不够高的问题。
(4)本发明采用涂刷法对所制备的陶瓷基复合材料制备的环境障涂层，燃烧室火焰筒的长期使用温度在1300～1500℃甚至以上，基本超出了sic/sic复合材料的长期使用温度，使sic/sic复合材料燃烧室火焰筒的表面稳定性发生急剧恶化，导致复合材料的力学性能明显下降，致使其寿命大大降低，而环境障涂层在复合材料表面和航空发动机高温恶劣使用环境间设立一道屏障涂层，阻止或减小发动机环境对复合材料单的影响，目前制备环境障涂层的工艺多采用等离子喷涂方法，本发明采用浆料涂刷法可以大大降低了制备成本和制备周期。
(5)本发明提供的技术方案，可以提高燃烧室火焰筒的弯曲强度、耐高温能力和抗氧化能力，降低燃烧室火焰筒的质量，减重效果达到50％左右，力学性能高；并且结构设计简单，省去冷却系统，增加燃气效率，减少nox和cox等废弃物的排放；再者，本发明的燃烧室火焰筒通过改性的bcx+sic基体具有自愈合性能，当材料出现裂纹和孔洞时，在裂纹和孔洞处能够原位自生成玻璃相，达到主动封填的效果，阻止氧化性介质向内扩散，降低界面和纤维的氧化腐蚀损伤，满足燃烧室火焰筒的长寿命使用要求。本发明提供了一种高温性能稳定、力学性能优异的具有自愈合基体的碳化硅陶瓷基复合材料燃烧室火焰筒，解决了现有火焰筒结构设计复杂，重量大，加工难度大，耐温低且需要气冷，燃气燃烧不充分，材料易被燃气腐蚀等技术问题。
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。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
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，均为自常规试剂商店购买得到的。
以下实施例中的定量试验，均设置三次重复实验，数据为三次重复实验的平均值或平均值±标准差。
本发明提供一种复合材料燃烧室火焰筒的制备方法，包括如下步骤：
s1：将燃烧室火焰筒预制体用化学气相沉积法制备sic界面；其中，化学气相沉积法的反应气为三氯甲基硅烷；燃烧室火焰筒预制体是采用碳化硅纤维以三维四步法编织而成，其中，编织角为20～45°，碳化硅纤维的体积分数30％～50％；化学气相沉积法具体为：以三氯甲基硅烷为反应气，氢气为载气，氩气为稀释气，沉积温度为1100～1230℃，压强为1～5kpa，沉积时间为5～15h；其中，氢气与三氯甲基硅烷的体积比为1:8～1:12。
s2：以聚碳硅烷和二甲苯的混合溶液为先驱体溶液，将步骤s1得到的产物采用先驱体浸渍裂解法进行致密化；重复采用先驱体浸渍裂解法至得到的碳化硅基体的密度为1.6～1.8g/cm3；先驱体浸渍裂解法包括：在真空条件下，将步骤s1得到的产物浸渍于聚碳硅烷和二甲苯的混合溶液中4～6h，然后100～140℃干燥；将干燥后的产品在氮气或氩气中于800～1200℃裂解3～6h；重复先驱体浸渍裂解法的步骤，至得到的碳化硅基体的密度为1.6～1.8g/cm3；其中，聚碳硅烷和二甲苯的混合溶液中聚碳硅烷的质量分数为20％～50％。
s3：在碳化硅基体的表面采用化学气相渗积法制备sic基体层和bcx基体层，得到密度为2.0～2.5g/cm3的碳硼硅自愈合基体；其中，以三氯甲基硅烷为沉积气制备sic基体层，以三氯化硼和甲烷为沉积气制备bcx基体层；sic基体层的制备方法具体为：以三氯甲基硅烷为沉积气，氢气为载气，氩气为稀释气，沉积温度为800～1100℃，沉积时间为10～30h，压强为1kpa；其中，氢气的流量为100～400ml/min，氩气的流量为100～300ml/min；bcx基体层的制备方法具体为：以三氯化硼和甲烷为沉积气，氢气和氩气为载气，沉积温度为900～1000℃，沉积时间为10～30h，压强为1kpa；其中，三氯化硼和甲烷的流量比为2:1～6:1，氢气和氩气的流速均为50～80ml/min；在碳化硅基体的表面，依次交替制备sic基体层和bcx基体层，得到密度为2.0～2.5g/cm3的碳硼硅自愈合基体；其中，碳硼硅自愈合基体的最外侧层为sic基体层。
s4：将碳硼硅自愈合基体在1000℃下进行1～3h改性处理，得到复合材料燃烧室火焰筒。
s5：在复合材料燃烧室火焰筒的表面，制备稀土硅酸盐环境障涂层；稀土硅酸盐环境障涂层的原料包括第一组分和第二组分，第一组分为莫来石、硅酸镱、聚乙烯缩丁醛和磷酸酯，第二组分为乙醇；其中：第一组分和第二组分的质量比为1:1～1:3，聚乙烯缩丁醛在第一组分中的质量分数为4％～8％，磷酸酯在第一组分中的质量分数为0.4％～1.0％，莫来石和硅酸镱的质量比为88:12；稀土硅酸盐环境障涂层的制备方法包括：将第一组分和第二组分球磨混合12～16h，将得到的混合物涂刷在复合材料燃烧室火焰筒的表面，然后在1400℃～1500℃氩气保护下烧结2～5h。
下面结合具体实施例对本发明提供的复合材料燃烧室火焰筒的制备方法作进一步说明。
实施例一
将碳化硅纤维用三维四步法编织燃烧室火焰筒预制体，其中编织角为40°，碳化硅纤维的体积分数为35％；将得到的燃烧室火焰筒预制体用化学气相沉积法制备sic界面，其中以三氯甲基硅烷为反应气，氢气为载气，氩气为稀释气，氢气与三氯甲基硅烷的体积比为1:10，沉积温度为1130℃，压强为4.5kpa，沉积时间为8h，制备得到的sic界面厚度为6μm。
将上述得到的产物在真空条件下用聚碳硅烷和二甲苯的混合溶液浸渍6h，然后120℃干燥；将干燥后的产品在氮气中于1000℃裂解4h；重复先驱体浸渍裂解法10个周期，得到的碳化硅基体的密度为1.73g/cm3；其中，聚碳硅烷和二甲苯的混合溶液中聚碳硅烷的质量分数为30％。将得到的碳化硅基体采用化学气相渗积法交替制备sic基体层和bcx基体层，先制备sic基体层：以三氯甲基硅烷为沉积气，氢气为载气，氩气为稀释气，沉积温度为980℃，沉积时间为15h，压强为1kpa；其中，氢气的流量为150ml/min，氩气的流量为180ml/min；再制备bcx基体层：以三氯化硼和甲烷为沉积气，氢气和氩气为载气，沉积温度为980℃，沉积时间为15h，压强为1kpa；其中，三氯化硼和甲烷的流量比为4:1，氢气和氩气的流速均为60ml/min；依次循环利用上述的方法制备sic基体层和bcx基体层，得到密度为2.3g/cm3的碳硼硅自愈合基体，并且，碳硼硅自愈合基体的最外侧层为sic基体层。将得到的碳硼硅自愈合基体在1000℃下进行1.5h改性处理，得到复合材料燃烧室火焰筒。
在得到的复合材料燃烧室火焰筒制备稀土硅酸盐环境障涂层：稀土硅酸盐环境障涂层的原料包括第一组分和第二组分，第一组分为莫来石、硅酸镱、聚乙烯缩丁醛和磷酸酯，第二组分为乙醇；其中：第一组分和第二组分的质量比为1:3，聚乙烯缩丁醛在第一组分中的质量分数为4％，磷酸酯在第一组分中的质量分数为0.6％，莫来石和硅酸镱的质量比为88:12；将第一组分和第二组分球磨混合15h，将得到的混合物涂刷在复合材料燃烧室火焰筒的表面，然后在1450℃氩气保护下烧结3h，得到成品。
实施例二
将碳化硅纤维用三维四步法编织燃烧室火焰筒预制体，其中编织角为30°，碳化硅纤维的体积分数为35％；将得到的燃烧室火焰筒预制体用化学气相沉积法制备sic界面，其中以三氯甲基硅烷为反应气，氢气为载气，氩气为稀释气，氢气与三氯甲基硅烷的体积比为1:9，沉积温度为1150℃，压强为3kpa，沉积时间为6h，制备得到的sic界面厚度为4μm。
将上述得到的产物在真空条件下用聚碳硅烷和二甲苯的混合溶液浸渍5h，然后120℃干燥；将干燥后的产品在氮气中于950℃裂解6h；重复先驱体浸渍裂解法8个周期，得到的碳化硅基体的密度为1.62g/cm3；其中，聚碳硅烷和二甲苯的混合溶液中聚碳硅烷的质量分数为35％。将得到的碳化硅基体采用化学气相渗积法交替制备sic基体层和bcx基体层，先制备sic基体层：以三氯甲基硅烷为沉积气，氢气为载气，氩气为稀释气，沉积温度为900℃，沉积时间为13h，压强为1kpa；其中，氢气的流量为200ml/min，氩气的流量为300ml/min；再制备bcx基体层：以三氯化硼和甲烷为沉积气，氢气和氩气为载气，沉积温度为950℃，沉积时间为13h，压强为1kpa；其中，三氯化硼和甲烷的流量比为3:1，氢气和氩气的流速均为65ml/min；依次循环利用上述的方法制备sic基体层和bcx基体层，得到密度为2.1g/cm3的碳硼硅自愈合基体，并且，碳硼硅自愈合基体的最外侧层为sic基体层。将得到的碳硼硅自愈合基体在1000℃下进行2h改性处理，得到复合材料燃烧室火焰筒。
在得到的复合材料燃烧室火焰筒制备稀土硅酸盐环境障涂层：稀土硅酸盐环境障涂层的原料包括第一组分和第二组分，第一组分为莫来石、硅酸镱、聚乙烯缩丁醛和磷酸酯，第二组分为乙醇；其中：第一组分和第二组分的质量比为1:2，聚乙烯缩丁醛在第一组分中的质量分数为5％，磷酸酯在第一组分中的质量分数为0.6％，莫来石和硅酸镱的质量比为88:12；将第一组分和第二组分球磨混合12h，将得到的混合物涂刷在复合材料燃烧室火焰筒的表面，然后在1400℃下氩气烧结3h，得到成品。
实施例三
将碳化硅纤维用三维四步法编织燃烧室火焰筒预制体，其中编织角为20°，碳化硅纤维的体积分数为30％；将得到的燃烧室火焰筒预制体用化学气相沉积法制备sic界面，其中以三氯甲基硅烷为反应气，氢气为载气，氩气为稀释气，氢气与三氯甲基硅烷的体积比为1:8，沉积温度为1100℃，压强为1kpa，沉积时间为10h，制备得到的sic界面厚度为8μm。
将上述得到的产物在真空条件下用聚碳硅烷和二甲苯的混合溶液浸渍4h，然后100℃干燥；将干燥后的产品在氮气中于900℃裂解4h；重复先驱体浸渍裂解法8周期，得到的碳化硅基体的密度为1.64g/cm3；其中，聚碳硅烷和二甲苯的混合溶液中聚碳硅烷的质量分数为50％。将得到的碳化硅基体采用化学气相渗积法交替制备sic基体层和bcx基体层，先制备sic基体层：以三氯甲基硅烷为沉积气，氢气为载气，氩气为稀释气，沉积温度为800℃，沉积时间为10h，压强为1kpa；其中，氢气的流量为100ml/min，氩气的流量为100ml/min；再制备bcx基体层：以三氯化硼和甲烷为沉积气，氢气和氩气为载气，沉积温度为980℃，沉积时间为10h，压强为1kpa；其中，三氯化硼和甲烷的流量比为2:1，氢气和氩气的流速均为50ml/min；依次循环利用上述的方法制备sic基体层和bcx基体层，得到密度为2.05g/cm3的碳硼硅自愈合基体，并且，碳硼硅自愈合基体的最外侧层为sic基体层。将得到的碳硼硅自愈合基体在1000℃下进行1h改性处理，得到复合材料燃烧室火焰筒。
在得到的复合材料燃烧室火焰筒制备稀土硅酸盐环境障涂层：稀土硅酸盐环境障涂层的原料包括第一组分和第二组分，第一组分为莫来石、硅酸镱、聚乙烯缩丁醛和磷酸酯，第二组分为乙醇；其中：第一组分和第二组分的质量比为1:1，聚乙烯缩丁醛在第一组分中的质量分数为4％，磷酸酯在第一组分中的质量分数为0.4％，莫来石和硅酸镱的质量比为88:12；将第一组分和第二组分球磨混合12h，将得到的混合物涂刷在复合材料燃烧室火焰筒的表面，然后在1400℃下氩气保护烧结2h，得到成品。
实施例四
将碳化硅纤维用三维四步法编织燃烧室火焰筒预制体，其中编织角为45°，碳化硅纤维的体积分数为50％；将得到的燃烧室火焰筒预制体用化学气相沉积法制备sic界面，其中以三氯甲基硅烷为反应气，氢气为载气，氩气为稀释气，氢气与三氯甲基硅烷的体积比为1:12，沉积温度为1230℃，压强为5kpa，沉积时间为8h，制备得到的sic界面厚度为9μm。
将上述得到的产物在真空条件下用聚碳硅烷和二甲苯的混合溶液浸渍6h，然后140℃干燥；将干燥后的产品在氮气中于1200℃裂解6h；重复先驱体浸渍裂解法12个周期，得到的碳化硅基体的密度为1.8g/cm3；其中，聚碳硅烷和二甲苯的混合溶液中聚碳硅烷的质量分数为50％。将得到的碳化硅基体采用化学气相渗积法交替制备sic基体层和bcx基体层，先制备sic基体层：以三氯甲基硅烷为沉积气，氢气为载气，氩气为稀释气，沉积温度为1100℃，沉积时间为30h，压强为1kpa；其中，氢气的流量为400ml/min，氩气的流量为200ml/min；再制备bcx基体层：以三氯化硼和甲烷为沉积气，氢气和氩气为载气，沉积温度为1000℃，沉积时间为30h，压强为1kpa；其中，三氯化硼和甲烷的流量比为6:1，氢气和氩气的流速均为80ml/min；依次循环利用上述的方法制备sic基体层和bcx基体层，得到密度为2.5g/cm3的碳硼硅自愈合基体，并且，碳硼硅自愈合基体的最外侧层为sic基体层。将得到的碳硼硅自愈合基体在1000℃下进行3h改性处理，得到复合材料燃烧室火焰筒。
在得到的复合材料燃烧室火焰筒制备稀土硅酸盐环境障涂层：稀土硅酸盐环境障涂层的原料包括第一组分和第二组分，第一组分为莫来石、硅酸镱、聚乙烯缩丁醛和磷酸酯，第二组分为乙醇；其中：第一组分和第二组分的质量比为1:3，聚乙烯缩丁醛在第一组分中的质量分数为8％，磷酸酯在第一组分中的质量分数为1.0％，莫来石和硅酸镱的质量比为88:12；将第一组分和第二组分球磨混合16h，将得到的混合物涂刷在复合材料燃烧室火焰筒的表面，然后在1500℃下氩气保护烧结5h，得到成品。
将本发明实施例一至实施例四制备得到的复合材料燃烧室火焰筒进行性能测定，并且以现有技术中的tial高温合金燃烧室火焰筒为对比例，具体结果如下表1所示：
表1复合材料燃烧室火焰筒的性能
需要说明的是，除了上述实施例一至实施例四列举的情况，选用其它的制备方法参数也是可行的。
通过本发明提供的制备方法得到的提供的自愈合陶瓷基复合材料航空发动机燃烧室火焰筒，具有如下的优点：(1)本发明采用三维编织方法制备预制体，不仅使预制体在空间多轴面内及面间完整连续，从根本上避免二维叠层预制体在厚度方向上强度和模量差、层间剪切强度低和损伤容限较低的缺点，而且三维编织预制体综合力学性能好，热冲击性能优异。(2)本发明采用的碳化硅界面与碳界面相比具有更好的抗氧化性，热解碳界面层在400℃以上易发生氧化，在高温氧化环境下复合材料会因为碳界面的迅速氧化出现强度的急速下降，而碳化硅界面以在高温使用环境中抗氧化能力强，不易氧化，发挥界面传递载荷的作用，使材料在高温环境中具有更好的力学性能。(3)本发明采用pip+cvi联合技术(先驱体浸渍裂解法+化学气相渗积法)制备自愈合改性基体，首先采用pip工艺(先驱体浸渍裂解法)制备一定密度的碳化硅基体，前驱体容易浸入纤维束间的孔隙，经陶瓷化后纤维束间的致密化程度高，随后采用cvi工艺(化学气相渗积法)交替制备bcx和sic基体，解决了单一pip法(先驱体浸渍裂解法)导致的复合材料最终密度低和因体积收缩所带来的构件内应力和微裂纹等问题，采用本发明中的联合工艺所制备的陶瓷基复合材料及构件具有较高的最终密度和较低的孔隙率，减小材料及构件在制备过程中产生的内应力及微裂纹等缺陷，也解决了单独采用cvi工艺(化学气相渗积法)制备自愈合基体时难以填充纤维束间空隙而导致的复合材料致密度不够高的问题。(4)本发明采用涂刷法对所制备的陶瓷基复合材料制备的环境障涂层，燃烧室火焰筒的长期使用温度在1300～1500℃甚至以上，基本超出了sic/sic复合材料的长期使用温度，使sic/sic复合材料燃烧室火焰筒的表面稳定性发生急剧恶化，导致复合材料的力学性能明显下降，致使其寿命大大降低，而环境障涂层在复合材料表面和航空发动机高温恶劣使用环境间设立一道屏障涂层，阻止或减小发动机环境对复合材料单的影响，目前制备环境障涂层的工艺多采用等离子喷涂方法，本发明采用浆料涂刷法可以大大降低了制备成本和制备周期。
采用本发明提供的技术方案，可以提高燃烧室火焰筒的弯曲强度、耐高温能力和抗氧化能力，降低燃烧室火焰筒的质量，减重效果达到50％左右，力学性能高；并且结构设计简单，省去冷却系统，增加燃气效率，减少nox和cox等废弃物的排放；再者，本发明的燃烧室火焰筒通过改性的bcx+sic基体具有自愈合性能，当材料出现裂纹和孔洞时，在裂纹和孔洞处能够原位自生成玻璃相，达到主动封填的效果，阻止氧化性介质向内扩散，降低界面和纤维的氧化腐蚀损伤，满足燃烧室火焰筒的长寿命使用要求。本发明提供了一种高温性能稳定、力学性能优异的具有自愈合基体的碳化硅陶瓷基复合材料燃烧室火焰筒，解决了现有火焰筒结构设计复杂，重量大，加工难度大，耐温低且需要气冷，燃气燃烧不充分，材料易被燃气腐蚀等技术问题。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型，而并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。