Al2O3泥浆中并保持lOmin，以1cm/min的速度提拉成膜取出后放置30min，然后在空气中于200°C下交联4h。
[0138]S5-2、重复步骤S5-1的浸渍、提拉成膜、放置、交联过程3次，然后在空气中于700°C下裂解，使硅树脂转化为S12，裂解时升温速率为5°C /min，保温时间为2h，接着在惰性气氛中于1100°C下进行热处理，热处理时升温速率为15°C /min，保温时间为3h。
[0139]S5-3、重复步骤S5-2的过程3次，最后在惰性气氛中于1600°C下进行煅烧，煅烧时升温速率为15°C /min，保温时间为lh，制备出厚度30 μ m的致密莫来石涂层，得到带有SiC内涂层和莫来石中间层的复合材料基板。
[0140]S6、制备 Y2Si2O7单层:
56-1、将带有SiC内涂层和莫来石中间层的复合材料基板浸入到用于制备Y2Si2O7单层的Y2O3泥浆中并保持20min，以5cm/min的速度提拉成膜取出后放置60min，然后在空气中于250 °C下交联2h。
[0141]S6-2、重复步骤S6-1的浸渍、提拉成膜、放置、交联过程2次，然后在空气中于900°C下裂解，使硅树脂转化为S12，裂解时升温速率为10°C /min，保温时间为lh，接着在真空中1100°C下热处理，热处理时的升温速率为10°C /min，保温时间为2h。
[0142]S6-3、重复步骤S6-2的过程2次，最后在惰性气氛中于1400°C下进行煅烧，煅烧时的升温速率为15°C /min，保温时间为2h，制备出厚度40 μπι的致密Y2Si2O7单层。
[0143]S7、制备 70wt% Y2Si207+30wt% Y2S15单层:
57-1、将带有SiC内涂层、莫来石中间层和Y2Si2O7单层的复合材料基板浸入到用于制备70wt% Y2Si207+30wt% Y2S15单层的Y2O3泥浆中并保持2min，以20cm/min的速度提拉成膜取出后放置60min，然后在空气中于250°C下交联2h。
[0144]S7-2、重复步骤S7-1的浸渍、提拉成膜、放置、交联过程2次，然后在空气中于800°C下裂解，使硅树脂转化为S12，裂解时升温速率为10°C /min，保温时间为lh，接着在真空中1100°C下热处理，热处理时的升温速率为10°C /min，保温时间为2h。
[0145]S7-3、重复步骤S7-2的过程2次，最后在惰性气氛中于1400°C下进行煅烧，煅烧时的升温速率为15°C /min，保温时间为2h，制备出厚度30 μπι的致密70wt% Y2Si207+30wt%Y2S15 单层。
[0146]S8、制备 Y2S15单层:
58-1、将带有SiC内涂层、莫来石中间层、Y2Si2O7单层和70wt%Y2Si207+30wt% Y2S1^层的复合材料基板浸入到用于制备Y2S15单层的Y 203泥楽中并保持2min，以20cm/min的速度提拉成膜取出后放置60min，然后在空气中于250°C下交联2h。
[0147]S8-2、重复步骤S8-1的浸渍、提拉成膜、放置、交联过程2次，然后在空气中于900°C下裂解，使硅树脂转化为S12，裂解时升温速率为10°C /min，保温时间为lh，接着在真空中1100°C下热处理，热处理时的升温速率为10°C /min，保温时间为2h。
[0148]S8-3、重复步骤S8-2的过程2次，最后在惰性气氛中于1400°C下进行煅烧，煅烧时的升温速率为15°C /min，保温时间为2h，制备出厚度20 μπι的致密Y2S15单层，完成复合材料表面SiC/莫来石/硅酸钇涂层体系的制备。
[0149]该复合材料表面涂层体系中1500°C下裂解生成SiC涂层、1600°C下煅烧生成莫来石涂层、1400°C下煅烧生成Y2Si2O7涂层、1400°C下煅烧生成70wt% Y 2Si207+30wt% Y2S1^层、1400°C下煅烧生成Y2S1^层、的XRD图谱分别参见图2、图3、图4、图5和图6。
[0150]在图2中可以发现，通过“硅树脂+SiC粉”泥浆原料制备的SiC涂层，经1400°C煅烧后在36°、60°、72°三个位置出现了典型的b-SiC相的衍射峰，说明涂层的相组成为结晶程度很好的b-SiC相。随着煅烧温度的升高，可以看到，b-SiC相的衍射峰强度逐渐升高，1600°C时还出现了 42°、76°位置的两个新衍射峰，表明b_SiC相的结晶程度也在不断提高。在图3中可以看到，通过“硅树脂+Al2O3粉”泥浆原料制备的莫来石涂层，在1400°C、1500°C、1600°C下煅烧后的相组成都为结晶程度很高的莫来石相，没有出现富余的S12SAl2O3相，而且随着温度升高，莫来石相的衍射峰没有明显的变化，这是因为硅树脂转化成的无定形3102具有很高的活性，在1400°C下就与Al2O3反应生成了结晶程度很高的莫来石相。同样的原因，在图4、图5、图6中可以看到，通过“硅树脂+Y2O3粉”泥浆原料制备的Y2Si2O7涂层、70wt% Y2Si207+30wt% Y2S15*层、丫-设涂层，在 1400°C、1500°C、1600°C下煅烧后的相组成都为结晶程度很高的Y2Si2O7相、70wt% Y2Si207+30wt% Y2S15相、Y2S15相，而且Y2Si2O7相、70wt% Y2Si207+30wt% Y2S15相、Y2S1jg的衍射峰位置和强度随着煅烧温度升高也没有明显的变化。由于在泥浆中配制中Y2O3粉稍有过量，导致图6中Y2S15相的衍射峰中出现少量Y2O3相的衍射峰。
[0151]将带有本实施例的表面涂层体系的复合材料在1400°C空气中氧化10h，失重率为
0.74%，复合材料的强度保留率为102.5%，即氧化后强度没有下降。表明:实施例5的表面涂层体系依靠其耐高温、抗氧化、高致密度等特性，以及与复合材料之间良好的物理化学相容性，对复合材料起到了很好的氧化保护作用。
[0152]虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围的情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本发明技术方案保护的范围内。
【主权项】
1.一种纤维增强陶瓷基复合材料的表面涂层体系，其特征在于，所述表面涂层体系设于纤维增强陶瓷基复合材料基板的表面，所述表面涂层体系包括由下至上依次布设的SiC涂层、莫来石涂层和硅酸钇涂层。2.根据权利要求1所述的表面涂层体系，其特征在于，所述纤维增强陶瓷基复合材料基板为C/SiC复合材料基板、SiC/SiC复合材料基板和C/C复合材料基板中的一种或多种；所述硅酸钇涂层由Y2Si2O7和Y 2Si05的混合涂层、Y 2Si05单相涂层和Y 2Si207单相涂层中的一层或多层构成。3.根据权利要求1所述的表面涂层体系，其特征在于，所述莫来石涂层的化学组成中，Al2O3与 S12的质量比为 2.13: 1 ?3.55:1。4.根据权利要求1至3中任一项所述的表面涂层体系，其特征在于，所述SiC涂层的厚度为20 μ m?60 μ m ;所述莫来石涂层的厚度为30 μ m?80 μ m ;所述娃酸乾涂层的厚度为20 μ m ~ 100 μ m。5.一种如权利要求1至4中任一项所述的纤维增强陶瓷基复合材料的表面涂层体系的制备方法，其特征在于，包括以下步骤: S1、配制SiC涂层的泥浆原料:将SiC粉、硅树脂在有机溶剂中分散混合得到SiC泥浆原料； S2、配制莫来石涂层的泥浆原料:将Al2O3粉、硅树脂在有机溶剂中分散混合得到Al203泥浆原料； S3、配制硅酸钇涂层的泥浆原料:将Y2O3粉、硅树脂在有机溶剂中分散混合得到Y203泥浆原料； S4、制备SiC涂层:将纤维增强陶瓷基复合材料基板浸入步骤SI配制的泥浆原料中，通过浸渍提拉法在复合材料基板表面制备SiC涂层，得到带有SiC涂层的纤维增强陶瓷基复合材料基板； S5、制备莫来石涂层:将带有SiC涂层的纤维增强陶瓷基复合材料基板浸入步骤S2配制的泥浆原料中，通过浸渍提拉法在SiC涂层表面制备莫来石涂层，得到带有SiC涂层和莫来石涂层的纤维增强陶瓷基复合材料基板； S6、制备硅酸钇涂层:将带有SiC涂层和莫来石涂层的纤维增强陶瓷基复合材料基板浸入步骤S3配制的泥浆原料中，通过浸渍提拉法在莫来石涂层表面制备硅酸钇涂层，完成纤维增强陶瓷基复合材料表面涂层体系的制备。6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法还包括以下步骤:重复步骤S6的操作方法，每次变化Y2O3泥浆原料中的硅钇原子比，在步骤S5制得的莫来石涂层上，由下至上依次制备硅钇原子比逐渐变小的硅酸钇单层涂层，形成硅酸钇多层涂层。7.根据权利要求5或6所述的制备方法，其特征在于，所述步骤SI中，所述SiC粉与所述硅树脂的体积比为1:1?1: 9;所述步骤S2中，所述Al2O3粉与所述硅树脂的质量比为1.4: I?2.3: I ;所述步骤S3中，所述Y2O3粉与所述硅树脂的质量比为1.2: I?2.5: I;所述有机溶剂为乙醇。8.根据权利要求5或6所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S4中所述SiC涂层通过浸渍提拉法进行制备的具体过程为: S4-1:将纤维增强陶瓷基复合材料基板浸入到SiC泥浆原料中并保持2min?20min，提拉成膜取出后放置30min?60min，然后，在空气中于200°C?300°C下进行交联2h?4h ； S4-2:重复步骤S4-1的浸渍提拉放置交联过程2?6次，然后在惰性气氛或真空环境中于800 °C?1200 °C下进行裂解Ih?3h ; S4-3:重复步骤S4-2的过程2?6次，然后在惰性气氛或真空环境中于1400°C?1600 °C下进行裂解Ih?4h; 54-4:以步骤S4-US4-2和S4-3为一个循环，重复该循环过程2?4次，使SiC涂层达到预设厚度并致密化，得到带有SiC涂层的复合材料基板。9.根据权利要求5或6所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S5中所述莫来石涂层通过浸渍提拉法进行制备的具体过程为: S5-1:将带有SiC涂层的复合材料基板浸入到Al2O3泥浆原料中并保持2min?20min，提拉成膜取出后放置30min?60min，然后在空气中于200°C?300°C下进行交联2h?4h ; S5-2:重复步骤S5-1的浸渍提拉放置交联过程2?6次，然后在空气中于700°C?.900°C下进行裂解Ih?2h，使硅树脂转化为S12，接着在惰性气氛或真空中以1100°C?.1300°C热处理Ih?3h ; S5-3:重复步骤S5-2的过程2?6次，然后在惰性气氛或真空中以1400°C?1600°C煅烧Ih?3h，得到带有SiC涂层和莫来石涂层的复合材料基板。10.根据权利要求5或6所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S6中所述硅酸钇单层涂层通过浸渍提拉法制备的具体过程为: S6-1:将带有SiC涂层和莫来石涂层的复合材料基板浸入到Y2O3泥浆原料中并保持2min?20min，提拉成膜取出后放置30min?60min，然后在空气中于200°C?300°C下进行交联2h?4h ; S6-2:重复步骤S6-1的浸渍提拉放置交联过程2?6次，然后在空气中于700°C?.900 °C下进行裂解Ih?2h，使硅树脂转化为S12，接着在惰性气氛或真空中于1100°C?.1300℃下进行热处理Ih?3h ; S6-3:重复步骤S6-2的过程2?6次，接着在惰性气氛或真空中于1400°C?1600°C下进行煅烧Ih?3h，完成复合材料表面SiC、莫来石和硅酸钇涂层体系的制备。
【专利摘要】本发明提供了一种纤维增强陶瓷基复合材料的表面涂层体系，表面涂层体系设于纤维增强陶瓷基复合材料的基板表面，表面涂层体系包括由下至上依次布设的SiC涂层、莫来石涂层和硅酸钇涂层。其制备方法包括配制SiC涂层的泥浆原料、配制莫来石涂层的泥浆原料、配制硅酸钇涂层的泥浆原料、制备SiC涂层、制备莫来石涂层、制备硅酸钇涂层等步骤。本发明用于纤维增强陶瓷基复合材料的表面涂层体系具有高致密、耐高温、抗氧化等优势。
【IPC分类】C04B41/89
【公开号】CN105110817
【申请号】CN201510509547
【发明人】马青松
【申请人】中国人民解放军国防科学技术大学
【公开日】2015年12月2日
【申请日】2015年8月19日