CN106495745B - 一种β-硅酸钇晶须增韧硅酸钇/YAS涂层的制备方法 - Google Patents

一种β-硅酸钇晶须增韧硅酸钇/YAS涂层的制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN106495745B
CN106495745B CN201610858915.5A CN201610858915A CN106495745B CN 106495745 B CN106495745 B CN 106495745B CN 201610858915 A CN201610858915 A CN 201610858915A CN 106495745 B CN106495745 B CN 106495745B
Authority
CN
China
Prior art keywords
sio
coating
carbon
yas
crystal whisker
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201610858915.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN106495745A (zh
Inventor
黄剑锋
周磊
曹丽云
吴建鹏
刘***
罗艺佳
欧阳海波
李翠艳
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shaanxi University of Science and Technology
Original Assignee
Shaanxi University of Science and Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shaanxi University of Science and Technology filed Critical Shaanxi University of Science and Technology
Priority to CN201610858915.5A priority Critical patent/CN106495745B/zh
Publication of CN106495745A publication Critical patent/CN106495745A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN106495745B publication Critical patent/CN106495745B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B41/00—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
    • C04B41/80—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone of only ceramics
    • C04B41/81—Coating or impregnation
    • C04B41/89—Coating or impregnation for obtaining at least two superposed coatings having different compositions
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C10/00—Devitrified glass ceramics, i.e. glass ceramics having a crystalline phase dispersed in a glassy phase and constituting at least 50% by weight of the total composition
    • C03C10/0009—Devitrified glass ceramics, i.e. glass ceramics having a crystalline phase dispersed in a glassy phase and constituting at least 50% by weight of the total composition containing silica as main constituent
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B41/00—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
    • C04B41/009—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone characterised by the material treated
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B41/00—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
    • C04B41/45—Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements
    • C04B41/52—Multiple coating or impregnating multiple coating or impregnating with the same composition or with compositions only differing in the concentration of the constituents, is classified as single coating or impregnation
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/70—Aspects relating to sintered or melt-casted ceramic products
    • C04B2235/96—Properties of ceramic products, e.g. mechanical properties such as strength, toughness, wear resistance
    • C04B2235/9669—Resistance against chemicals, e.g. against molten glass or molten salts
    • C04B2235/9684—Oxidation resistance

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)

Abstract

本发明公开了一种β‑硅酸钇晶须增韧硅酸钇YAS涂层的制备方法，首先以简单的脉冲电弧放电沉积法在C/C‑SiC表面制备β‑Y2Si2O7晶须增韧Y2SiO5多孔涂层，然后再采用热浸渍法制备YAS微晶玻璃外涂层。本发明方法制备的β‑Y2Si2O7晶须增韧Y2SiO5/YAS微晶玻璃复合抗氧化涂层与基体结合良好，可实现复合涂层结构的控制，并且制备周期短、工艺过程简单，且涂层的制备是在低温条件下完成，成本低。

Description

一种β-硅酸钇晶须增韧硅酸钇/YAS涂层的制备方法
技术领域
本发明涉及一种制备碳/碳复合材料复合外涂层的方法，具体涉及一种脉冲电弧放电沉积法结合热浸渍法制备碳/碳复合材料β-Y2Si2O7晶须增韧Y2SiO5/YAS微晶玻璃复合抗氧化涂层的方法。
背景技术
碳/碳(C/C)复合材料具有热膨胀系数低、密度低、耐高温、耐烧蚀、高强度、高模量等优异性能，特别是在2200℃以内强度和模量随温度升高而增加等优异性能，使其成为最具发展前途的高温结构材料之一，最有希望成为制造航空航天器涡轮发动机及组件的材料。然而，C/C材料在超过450℃的有氧环境就会被氧化，使其力学性能下降，限制了其在氧化气氛下的广泛应用。因此，提高C/C复合材料的抗氧化性能就成了使其发挥优异性能的关键，对其进行高温抗氧化防护对其高温应用具有重要的意义。
提高C/C复合材料抗氧化性能主要有两种途径：一种是基体改性技术；一种是表面涂层技术。研究表明，基体改性技术只适用于低温段对C/C材料的氧化保护，以及段时间的抗烧蚀。而涂层技术则能够解决C/C材料的高温氧化问题。
陶瓷涂层是目前研究的热点，且普遍采用的是硅基陶瓷。其技术关键是利用高温下SiO2或反应生成的SiO2来填充涂层中的裂纹等缺陷，作为密封物质来阻挡氧的渗入。通过大量研究，发现陶瓷涂层有一个共同的缺点，那就是陶瓷材料固有的脆性以及同基体热膨胀的不匹配性，使其容易在热循环中产生裂纹甚至剥落，导致涂层的抗氧化性能降低。
为了克服上述缺点，研究者尝试采用在涂层中引入第二相增强材料，以提高陶瓷涂层的韧性，从而在提高涂层抗热震性能的同时大幅提高其抗氧化性能。付前刚等采用SiC晶须增强陶瓷的复合涂层模式[Fu Q G,Li H J,Li K Z.et al.SiC whisker-toughenedMoSi2-SiC-Si coating to protect carbon/carbon composites against oxidation,Carbon.44(2006)1845-1869.]制备了SiCf-MoSi2-SiC-Si/SiC复合涂层，该涂层能在1500℃下有效保护C/C复合材料200h，因SiC晶须具有优异的力学性能，使得SiC内涂层得到增强后，能够克服穿透性裂纹的产生，从而提高了涂层高温抗氧化和抗冲刷的能力。近年来，研究者开发了一系列纳米线.、纳米带增强涂层体系，褚衍辉等采用固渗法和化学气相沉积法所制备了SiCNR-SiC-Si涂层[Y.H.Chu,H.J.Li,H.J.Luo,L.Li,L.H.Qi,Oxidationprotection of carbon/carbon composites by a novel SiC nanoribbon-reinforcedSiC-Si ceramic coating,Corros.Sci.92(2015)272-279.]结果表明，碳化硅纳米带的引入大大提高了涂层的力学性能，以及在全温段的抗氧化性能。此外，研究者制备的SiCNW-SiC-ZrB2-ZrC[L.Li,H.J.Li,Y.Y Li,X.M.Yin,Q.L.Shen,Q.G.Fu,A SiC-ZrB2-ZrC coatingtoughened by electrophoretically-deposited SiC nanowires to protect C/Ccomposites against thermal shock and oxidation,Appl.Surf.Sci.349(2015)465-471.]；SiCNW-SiC-Si[Y.H.Chu,H.J.Li,L.Li,L.H.Qi,Oxidation protection of C/Ccomposites by ultra long SiC nanowire-reinforced SiC-Si coating,Corros.Sci.84(2014)204-208.]等均取得了很好的抗氧化和抗热震效果。但这些制备方法，大多需要在高温下(>1800℃)长时间制备。
发明内容
本发明的目的在于提供一种碳/碳复合材料β-Y2Si2O7晶须增韧Y2SiO5/YAS微晶玻璃复合抗氧化涂层的制备方法，以克服上述现有技术存在的缺陷，本发明可以制备出厚度均匀，中间层多孔，外层结构致密的碳/碳复合材料β-Y2Si2O7晶须增韧Y2SiO5/YAS微晶玻璃复合抗氧化涂层，并且其工艺设备简单，反应周期短，成本低，具有广阔的发展前景。
为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种碳/碳复合材料β-Y2Si2O7晶须增韧Y2SiO5/YAS微晶玻璃复合抗氧化涂层的制备方法，包括以下步骤：
(1)以质量分数计，按照β-Y2Si2O7晶须：10wt％-30wt％，Y2SiO5粉体：70wt％-90wt％称取β-Y2Si2O7晶须和Y2SiO5粉体，将β-Y2Si2O7晶须和Y2SiO5粉体分散于异丙醇中，配制成浓度为15～30g/L的悬浮液，将悬浮液超声处理后搅拌均匀，得悬浮液A；
(2)向悬浮液A中加入碘单质，得混合物，混合物中碘的浓度为1-3g/L，然后加热搅拌得悬浮液B；
(3)将悬浮液B倒入水热釜内，然后将带有SiC涂层的C/C复合材料试样夹在水热釜内的阴极夹上，阳极为石墨，将水热釜密封后放入烘箱中，然后将水热釜的阴阳两极与脉冲电镀电源连接并进行脉冲电弧放电沉积，得到沉积试样；
(4)将沉积试样干燥即得碳/碳复合材料β-Y2Si2O7晶须增韧Y2SiO5涂层试样；
(5)将YAS玻璃粉在蒸馏水中分散，然后加入硅溶胶形成悬浮液C1，其中蒸馏水与硅溶胶的体积比为3:1，且悬浮液C1中粉料浓度为150-250g/L，将悬浮液C1经超声处理及搅拌后得悬浮液C2；
(6)将(4)所得的碳/碳复合材料β-Y2Si2O7晶须增韧Y2SiO5涂层试样于200-300℃进行预热，预热时间5-10min，将预热后的试样取出即刻浸泡于悬浮液C2中1-3min进行热浸渍；
(7)取出热浸渍后的试样于乙醇中超声清洗，并干燥；
(8)重复步骤(6)和(7)15-30次，即得碳/碳复合材料β-Y2Si2O7晶须增韧Y2SiO5/YAS复合抗氧化涂层试样；
(9)将(8)所得的碳/碳复合材料β-Y2Si2O7晶须增韧Y2SiO5/YAS复合抗氧化涂层试样进行烧结，即得碳/碳复合材料β-Y2Si2O7晶须增韧Y2SiO5/YAS微晶玻璃复合抗氧化涂层。
进一步地，所述β-Y2Si2O7晶须的长径比为50-100，Y2SiO5粉体的平均粒径为200nm，单质碘的纯度≥99.7％，异丙醇的纯度≥99.8％。
进一步地，步骤(1)中超声处理具体为：将悬浮液放入超声波发生器中震荡5-10min；搅拌处理具体为：采用磁力搅拌12-24h。
进一步地，步骤(2)中加热搅拌具体为：在60-80℃的温度下磁力搅拌1-2h。
进一步地，步骤(3)沉积过程中，控制烘箱温度为100-120℃，脉冲电压300-400V，脉冲占空比为30-50％，脉冲频率2000-4000Hz，沉积时间5-15min。
进一步地，步骤(5)中超声处理具体为：将悬浮液C1超声震荡5-10min；搅拌具体为：采用磁力搅拌1-2h。
进一步地，步骤(7)中干燥温度为60-90℃，干燥时间为10-30min。
进一步地，步骤(9)中烧结具体为：在氩气保护下于1400℃处理2h，升温速率10℃/min，之后随炉冷却。
与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
本发明采用一种脉冲电弧放电沉积法结合热浸渍法制备碳/碳复合材料β-Y2Si2O7晶须增韧Y2SiO5/YAS微晶玻璃复合抗氧化涂层，Y2SiO5具有较高的热稳定性和抗氧化性能，熔点大于1900℃，虽然具有优异的抗氧化性能，但是其热膨胀系数与SiC相比较高，容易在热震过程中产生裂纹，为了克服这一缺点，增强Y2SiO5涂层的韧性，本发明选择β-Y2Si2O7晶须作为增韧材料，β-Y2Si2O7的膨胀系数和SiC十分接近，和SiC在2000℃以内不发生物理化学反应，和SiC有良好的物理化学相容性，是理想的增韧材料，本发明在低温下即可获得结构可控且性能良好的碳/碳复合材料β-Y2Si2O7晶须增韧Y2SiO5/YAS微晶玻璃复合抗氧化涂层，且通过本发明制备的碳/碳复合材料β-Y2Si2O7晶须增韧Y2SiO5/YAS微晶玻璃复合抗氧化涂层表面无裂纹，涂层与基体结合强度大。
本发明首先以简单的脉冲电弧放电沉积法在C/C-SiC表面制备β-Y2Si2O7晶须增韧Y2SiO5多孔涂层，然后再采用热浸渍法制备YAS微晶玻璃外涂层。多孔的结构以及β-Y2Si2O7晶须的加入一方面有利于阻止裂纹的发展，另一方面有利于改善Y2SiO5与SiC层之间热膨胀的匹配性。致密的YAS微晶玻璃外涂层能阻止氧气向基体的扩散，从而提高复合涂层的抗氧化性能。本发明方法制备的β-Y2Si2O7晶须增韧Y2SiO5/YAS微晶玻璃复合抗氧化涂层与基体结合良好，可实现复合涂层结构的控制，并且制备周期短、工艺过程简单，且涂层的制备是在低温条件下完成，成本低。
附图说明
图1是制备涂层用的β-Y2Si2O7晶须及Y2SiO5粉体SEM照片，其中(a)为β-Y2Si2O7晶须SEM照片，(b)为Y2SiO5粉体SEM照片；
图2是所制备涂层的表面XRD图谱，其中(a)为β-Y2Si2O7晶须增韧Y2SiO5涂层，(b)为Y2Si2O7晶须增韧Y2SiO5/YAS微晶玻璃复合涂层；
图3是所制备涂层的表面SEM照片，其中(a)为β-Y2Si2O7晶须增韧Y2SiO5涂层，(b)为Y2Si2O7晶须增韧Y2SiO5/YAS微晶玻璃复合涂层；
图4是所制备涂层的断面SEM照片，其中(a)为β-Y2Si2O7晶须增韧Y2SiO5涂层，(b)为Y2Si2O7晶须增韧Y2SiO5/YAS微晶玻璃复合涂层。
具体实施方式
下面对本发明的实施方式做进一步详细描述：
(1)选自制β-Y2Si2O7晶须，长径比为50-100，选自制Y2SiO5粉体，平均粒径200nm，单质碘，纯度≥99.7％，以及异丙醇，纯度≥99.8％为原料。
(2)首先取适量Y2SiO5粉体，β-Y2Si2O7晶须，控制两者质量比为：β-Y2Si2O7晶须：10wt％-30wt％，Y2SiO5粉体：70wt％-90wt％，分散于异丙醇中，配制成浓度为15–30g/L的悬浮液，再将悬浮液放入超声波发生器中震荡5-10min，取出后放入磁转子，放置在磁力搅拌器上搅拌12-24h，得悬浮液A；
(3)向悬浮液A中加入碘单质，得混合物，混合物中碘的浓度为1-3g/L，然后放在磁力搅拌器上搅拌并加热，搅拌时间1-2h，加热温度60-80℃得溶液B；
(4)将悬浮液B倒入水热釜内，然后将带有SiC涂层的C/C复合材料试样夹在水热釜内的阴极夹上，阳极为石墨，然后将水热釜密封后放入烘箱中。然后将水热釜的阴阳两极与脉冲电镀电源连接并进行脉冲电弧放电沉积。沉积过程中，控制烘箱温度为100-120℃，脉冲电压300-400V，脉冲占空比为30-50％，脉冲频率2000-4000Hz，沉积时间5-15min。待沉积结束后关闭装置电源；
(5)打开上述装置，取出试样，然后经干燥即得碳/碳复合材料β-Y2Si2O7晶须增韧Y2SiO5涂层试样。
(6)将自制YAS玻璃粉(Y2O3，Al2O3，SiO2以摩尔比为12.2:22:65.8组成的混和粉体)在蒸馏水中分散，然后加入硅溶胶形成悬浮液C1，其中蒸馏水与硅溶胶的体积比为3:1，且悬浮液C1中粉料浓度为150-250g/L，将悬浮液C1超声震荡5-10min，然后在磁力搅拌器上搅拌1-2h，得悬浮液C2。
(7)将(5)所得的β-Y2Si2O7晶须增韧Y2SiO5涂层试样在马弗炉中于200-300℃进行预热，预热时间5-10min。将预热后的试样从马弗炉中取出即刻浸泡于悬浮液C2中1-3min进行热浸渍。
(8)取出热浸渍后的试样于乙醇中超声清洗，并在60-90℃下干燥10-30min。
(9)重复步骤(7)和(8)15-30次，调节涂层厚度，即得β-Y2Si2O7晶须增韧Y2SiO5/YAS复合抗氧化涂层试样。
(10)将(9)所得的β-Y2Si2O7晶须增韧Y2SiO5/YAS复合抗氧化涂层试样在高温气氛炉中在氩气保护下于1400℃处理2h，升温速率10℃/min，之后随炉冷却，即得β-Y2Si2O7晶须增韧Y2SiO5/YAS微晶玻璃复合抗氧化涂层。
下面结合实施例对本发明做进一步详细描述：
实施例1
(1)首先取适量Y2SiO5粉体，β-Y2Si2O7晶须，控制两者质量比为：β-Y2Si2O7晶须：30wt％，Y2SiO5粉体：70wt％，分散于异丙醇中，配制成浓度为30g/L的悬浮液，再将悬浮液放入超声波发生器中震荡10min，取出后放入磁转子，放置在磁力搅拌器上搅拌12h，得悬浮液A；
(2)向悬浮液A中加入碘单质，得混合物，混合物中碘的浓度为3g/L，然后放在磁力搅拌器上搅拌并加热，搅拌时间2h，加热温度60℃得溶液B；
(3)将悬浮液B倒入水热釜内，然后将带有SiC涂层的C/C复合材料试样夹在水热釜内的阴极夹上，阳极为石墨，然后将水热釜密封后放入烘箱中。然后将水热釜的阴阳两极与脉冲电镀电源连接并进行脉冲电弧放电沉积。沉积过程中，控制烘箱温度为100℃，脉冲电压400V，脉冲占空比为50％，脉冲频率2000Hz，沉积时间10min。待沉积结束后关闭装置电源；
(4)打开上述装置，取出试样，然后经干燥即得碳/碳复合材料β-Y2Si2O7晶须增韧Y2SiO5涂层试样。
(5)将自制YAS玻璃粉在蒸馏水中分散，然后加入硅溶胶形成悬浮液C1，其中蒸馏水与硅溶胶的体积比为3:1，且悬浮液C1中粉料浓度为200g/L，将悬浮液C1超声震荡10min，然后在磁力搅拌器上搅拌2h，得悬浮液C2。
(6)将(4)所得的β-Y2Si2O7晶须增韧Y2SiO5涂层试样在马弗炉中于250℃进行预热，预热时间8min。将预热后的试样从马弗炉中取出即刻浸泡于悬浮液中1min进行热浸渍。
(7)取出热浸渍后的试样于乙醇中超声清洗，并在60℃下干燥30min。
(8)重复步骤(7)和(8)20次，得到β-Y2Si2O7晶须增韧Y2SiO5/YAS微晶玻璃复合抗氧化涂层。
(9)将(8)所得的β-Y2Si2O7晶须增韧Y2SiO5/YAS复合抗氧化涂层试样在高温气氛炉中在氩气保护下于1400℃处理2h，升温速率10℃/min，之后随炉冷却，即得β-Y2Si2O7晶须增韧Y2SiO5/YAS微晶玻璃复合抗氧化涂层试样。
实施例2
(1)首先取适量Y2SiO5粉体，β-Y2Si2O7晶须，控制两者质量比为：β-Y2Si2O7晶须：20wt％，Y2SiO5粉体：80wt％，分散于异丙醇中，配制成浓度为20g/L的悬浮液，再将悬浮液放入超声波发生器中震荡8min，取出后放入磁转子，放置在磁力搅拌器上搅拌18h，得悬浮液A；
(2)向悬浮液A中加入碘单质，得混合物，混合物中碘的浓度为2g/L，然后放在磁力搅拌器上搅拌并加热，搅拌时间1h，加热温度80℃得溶液B；
(3)将悬浮液B倒入水热釜内，然后将带有SiC涂层的C/C复合材料试样夹在水热釜内的阴极夹上，阳极为石墨，然后将水热釜密封后放入烘箱中。然后将水热釜的阴阳两极与脉冲电镀电源连接并进行脉冲电弧放电沉积。沉积过程中，控制烘箱温度为120℃，脉冲电压300V，脉冲占空比为40％，脉冲频率4000Hz，沉积时间15min。待沉积结束后关闭装置电源；
(4)打开上述装置，取出试样，然后经干燥即得碳/碳复合材料β-Y2Si2O7晶须增韧Y2SiO5涂层试样。
(5)将自制YAS玻璃粉在蒸馏水中分散，然后加入硅溶胶形成悬浮液C1，其中蒸馏水与硅溶胶的体积比为3:1，且悬浮液C1中粉料浓度为150g/L，将悬浮液C1超声震荡8min，然后在磁力搅拌器上搅拌1h，得悬浮液C2。
(6)将(5)所得的β-Y2Si2O7晶须增韧Y2SiO5涂层试样在马弗炉中于300℃进行预热，预热时间5min。将预热后的试样从马弗炉中取出即刻浸泡于悬浮液中2min进行热浸渍。
(7)取出热浸渍后的试样于乙醇中超声清洗，并在80℃下干燥20min。
(8)重复步骤(7)和(8)15次，调节涂层厚度，即得β-Y2Si2O7晶须增韧Y2SiO5/YAS微晶玻璃复合抗氧化涂层。
(9)将(8)所得的β-Y2Si2O7晶须增韧Y2SiO5/YAS复合抗氧化涂层试样在高温气氛炉中在氩气保护下于1400℃处理2h，升温速率10℃/min，之后随炉冷却，即得β-Y2Si2O7晶须增韧Y2SiO5/YAS微晶玻璃复合抗氧化涂层试样。
实施例3
(1)首先取适量Y2SiO5粉体，β-Y2Si2O7晶须，控制两者质量比为：β-Y2Si2O7晶须：10wt％，Y2SiO5粉体：90wt％，分散于异丙醇中，配制成浓度为15g/L的悬浮液，再将悬浮液放入超声波发生器中震荡5min，取出后放入磁转子，放置在磁力搅拌器上搅拌24h，得悬浮液A；
(2)向悬浮液A中加入碘单质，得混合物，混合物中碘的浓度为1g/L，然后放在磁力搅拌器上搅拌并加热，搅拌时间2h，加热温度70℃得溶液B；
(3)将悬浮液B倒入水热釜内，然后将带有SiC涂层的C/C复合材料试样夹在水热釜内的阴极夹上，阳极为石墨，然后将水热釜密封后放入烘箱中。然后将水热釜的阴阳两极与脉冲电镀电源连接并进行脉冲电弧放电沉积。沉积过程中，控制烘箱温度为110℃，脉冲电压350V，脉冲占空比为30％，脉冲频率3000Hz，沉积时间5min。待沉积结束后关闭装置电源；
(4)打开上述装置，取出试样，然后经干燥即得碳/碳复合材料β-Y2Si2O7晶须增韧Y2SiO5涂层试样。
(5)将自制YAS玻璃粉在蒸馏水中分散，然后加入硅溶胶形成悬浮液C1，其中蒸馏水与硅溶胶的体积比为3:1，且悬浮液C1中粉料浓度为250g/L，将悬浮液C1超声震荡5min，然后在磁力搅拌器上搅拌2h，得悬浮液C2。
(6)将(5)所得的β-Y2Si2O7晶须增韧Y2SiO5涂层试样在马弗炉中于200℃进行预热，预热时间10min。将预热后的试样从马弗炉中取出即刻浸泡于悬浮液中3min进行热浸渍。
(7)取出热浸渍后的试样于乙醇中超声清洗，并在90℃下干燥10min。
(8)重复步骤(7)和(8)30次，调节涂层厚度，即得β-Y2Si2O7晶须增韧Y2SiO5/YAS微晶玻璃复合抗氧化涂层。
(9)将(8)所得的β-Y2Si2O7晶须增韧Y2SiO5/YAS复合抗氧化涂层试样在高温气氛炉中在氩气保护下于1400℃处理2h，升温速率10℃/min，之后随炉冷却，即得β-Y2Si2O7晶须增韧Y2SiO5/YAS微晶玻璃复合抗氧化涂层试样。
从图1的(a)中可看出β-Y2Si2O7晶须形貌均一，长径比在10-100左右。从图1的(b)中可看出Y2SiO5粉体的粒径为200nm左右。从图2的(a)中可看出多孔的内涂层主要由Y2Si2O7和Y2SiO5两种晶相组成。从图2的(b)中可看出，外涂层中出现了Y2Si2O7和莫来石两种物相，这对涂层的抗氧化性能的提高是有利的。从图3的(a)可看出β-Y2Si2O7晶须增韧Y2SiO5涂层表面存在许多微孔。而当制备了YAS微晶玻璃层后，涂层表面变得非常致密，如图3的(b)所示。从图4的(a)可看出β-Y2Si2O7晶须增韧Y2SiO5涂层厚度较为均匀，与基体结合紧密，厚度约为100μm。图4的(b)可看出，β-Y2Si2O7晶须增韧Y2SiO5涂层与YAS微晶玻璃外涂层之间结合紧密，没有明显的界限，而且YAS微晶玻璃外涂层非常致密，均匀。

Claims (7)

1.一种碳/碳复合材料β-Y2Si2O7晶须增韧Y2SiO5/YAS微晶玻璃复合抗氧化涂层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)以质量分数计，按照β-Y2Si2O7晶须：10wt％-30wt％，Y2SiO5粉体：70wt％-90wt％称取β-Y2Si2O7晶须和Y2SiO5粉体，将β-Y2Si2O7晶须和Y2SiO5粉体分散于异丙醇中，配制成浓度为15～30g/L的悬浮液，将悬浮液超声处理后搅拌均匀，得悬浮液A；
(2)向悬浮液A中加入碘单质，得混合物，混合物中碘的浓度为1-3g/L，然后加热搅拌得悬浮液B；
(3)将悬浮液B倒入水热釜内，然后将带有SiC涂层的C/C复合材料试样夹在水热釜内的阴极夹上，阳极为石墨，将水热釜密封后放入烘箱中，然后将水热釜的阴阳两极与脉冲电镀电源连接并进行脉冲电弧放电沉积，沉积过程中，控制烘箱温度为100-120℃，脉冲电压300-400V，脉冲占空比为30-50％，脉冲频率2000-4000Hz，沉积时间5-15min，得到沉积试样；
(4)将沉积试样干燥即得碳/碳复合材料β-Y2Si2O7晶须增韧Y2SiO5涂层试样；
(5)将YAS玻璃粉在蒸馏水中分散，然后加入硅溶胶形成悬浮液C1，所述YAS玻璃粉为Y2O3、Al2O3、SiO2以摩尔比为12.2:22:65.8组成的混和粉体，其中蒸馏水与硅溶胶的体积比为3:1，且悬浮液C1中粉料浓度为150-250g/L，将悬浮液C1经超声处理及搅拌后得悬浮液C2；
(6)将(4)所得的碳/碳复合材料β-Y2Si2O7晶须增韧Y2SiO5涂层试样于200-300℃进行预热，预热时间5-10min，将预热后的试样取出即刻浸泡于悬浮液C2中1-3min进行热浸渍；
(7)取出热浸渍后的试样于乙醇中超声清洗，并干燥；
(8)重复步骤(6)和(7)15-30次，即得碳/碳复合材料β-Y2Si2O7晶须增韧Y2SiO5/YAS复合抗氧化涂层试样；
(9)将(8)所得的碳/碳复合材料β-Y2Si2O7晶须增韧Y2SiO5/YAS复合抗氧化涂层试样进行烧结，即得碳/碳复合材料β-Y2Si2O7晶须增韧Y2SiO5/YAS微晶玻璃复合抗氧化涂层。
2.根据权利要求1所述的一种碳/碳复合材料β-Y2Si2O7晶须增韧Y2SiO5/YAS微晶玻璃复合抗氧化涂层的制备方法，其特征在于，所述β-Y2Si2O7晶须的长径比为50-100，Y2SiO5粉体的平均粒径为200nm，单质碘的纯度≥99.7％，异丙醇的纯度≥99.8％。
3.根据权利要求1所述的一种碳/碳复合材料β-Y2Si2O7晶须增韧Y2SiO5/YAS微晶玻璃复合抗氧化涂层的制备方法，其特征在于，步骤(1)中超声处理具体为：将悬浮液放入超声波发生器中震荡5-10min；搅拌处理具体为：采用磁力搅拌12-24h。
4.根据权利要求1所述的一种碳/碳复合材料β-Y2Si2O7晶须增韧Y2SiO5/YAS微晶玻璃复合抗氧化涂层的制备方法，其特征在于，步骤(2)中加热搅拌具体为：在60-80℃的温度下磁力搅拌1-2h。
5.根据权利要求1所述的一种碳/碳复合材料β-Y2Si2O7晶须增韧Y2SiO5/YAS微晶玻璃复合抗氧化涂层的制备方法，其特征在于，步骤(5)中超声处理具体为：将悬浮液C1超声震荡5-10min；搅拌具体为：采用磁力搅拌1-2h。
6.根据权利要求1所述的一种碳/碳复合材料β-Y2Si2O7晶须增韧Y2SiO5/YAS微晶玻璃复合抗氧化涂层的制备方法，其特征在于，步骤(7)中干燥温度为60-90℃，干燥时间为10-30min。
7.根据权利要求1所述的一种碳/碳复合材料β-Y2Si2O7晶须增韧Y2SiO5/YAS微晶玻璃复合抗氧化涂层的制备方法，其特征在于，步骤(9)中烧结具体为：在氩气保护下于1400℃处理2h，升温速率10℃/min，之后随炉冷却。
CN201610858915.5A 2016-09-28 2016-09-28 一种β-硅酸钇晶须增韧硅酸钇/YAS涂层的制备方法 Active CN106495745B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610858915.5A CN106495745B (zh) 2016-09-28 2016-09-28 一种β-硅酸钇晶须增韧硅酸钇/YAS涂层的制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610858915.5A CN106495745B (zh) 2016-09-28 2016-09-28 一种β-硅酸钇晶须增韧硅酸钇/YAS涂层的制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN106495745A CN106495745A (zh) 2017-03-15
CN106495745B true CN106495745B (zh) 2019-04-09

Family

ID=58291052

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201610858915.5A Active CN106495745B (zh) 2016-09-28 2016-09-28 一种β-硅酸钇晶须增韧硅酸钇/YAS涂层的制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN106495745B (zh)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109384475B (zh) * 2018-10-09 2021-10-01 长安大学 一种联合提高SiCf/SiC复合材料高温抗水氧腐蚀性能的方法
CN111825479B (zh) * 2020-07-24 2022-08-05 江西宁新新材料股份有限公司 一种电化学-浸渍协同制备石墨耐高温复合涂层的方法
CN112321331A (zh) * 2020-11-18 2021-02-05 江西信达航科新材料科技有限公司 一种耐高温抗氧化复合涂层及其制备工艺
CN114591102B (zh) * 2022-03-30 2023-02-28 陕西科技大学 一种C/C复合材料SiB6-玻璃抗氧化涂层及其制备方法
CN114716268B (zh) * 2022-04-02 2022-11-29 陕西科技大学 碳/碳复合材料表面制备Glass-MoSi2@Y2O3-SiC抗氧化涂层的方法
CN116239400B (zh) * 2023-05-08 2023-08-11 中南大学 一种含纳米复相超高温陶瓷内涂层的C/C-UHTCs复合材料及其制备方法

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1642869A1 (de) * 2004-09-29 2006-04-05 Schott AG Y2O3-haltiges Aluminosilicat Glas oder Glaskeramik
CN101343192A (zh) * 2008-09-02 2009-01-14 孙金枝 具有抗氧化性能的硅酸钇涂层的制备方法
CN101514473A (zh) * 2009-02-20 2009-08-26 陕西科技大学 一种阴极旋转水热电泳沉积制备硅酸钇涂层的方法
CN101613209A (zh) * 2009-07-16 2009-12-30 中国人民解放军国防科学技术大学 Cf/SiC复合材料的高温抗氧化涂层、涂层用浆料及其制备方法
CN102503581A (zh) * 2011-09-22 2012-06-20 中南大学 一种炭/炭复合材料长时间高温抗氧化多元复合陶瓷涂层及制备和应用方法
CN102924108A (zh) * 2012-11-14 2013-02-13 陕西科技大学 一种Y2Si2O7 晶须增韧莫来石复合涂层的制备方法
CN102936146A (zh) * 2012-11-14 2013-02-20 陕西科技大学 一种Y2Si2O7 晶须增韧Y2SiO5 复合涂层的制备方法
CN105777207A (zh) * 2016-01-29 2016-07-20 陕西科技大学 碳/碳复合材料Yb2Si2O7晶须增韧Yb2SiO5复合涂层的制备方法

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20130115418A1 (en) * 2011-11-03 2013-05-09 Coorstek, Inc. Multilayer rare-earth oxide coatings and methods of making

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1642869A1 (de) * 2004-09-29 2006-04-05 Schott AG Y2O3-haltiges Aluminosilicat Glas oder Glaskeramik
CN101343192A (zh) * 2008-09-02 2009-01-14 孙金枝 具有抗氧化性能的硅酸钇涂层的制备方法
CN101514473A (zh) * 2009-02-20 2009-08-26 陕西科技大学 一种阴极旋转水热电泳沉积制备硅酸钇涂层的方法
CN101613209A (zh) * 2009-07-16 2009-12-30 中国人民解放军国防科学技术大学 Cf/SiC复合材料的高温抗氧化涂层、涂层用浆料及其制备方法
CN102503581A (zh) * 2011-09-22 2012-06-20 中南大学 一种炭/炭复合材料长时间高温抗氧化多元复合陶瓷涂层及制备和应用方法
CN102924108A (zh) * 2012-11-14 2013-02-13 陕西科技大学 一种Y2Si2O7 晶须增韧莫来石复合涂层的制备方法
CN102936146A (zh) * 2012-11-14 2013-02-20 陕西科技大学 一种Y2Si2O7 晶须增韧Y2SiO5 复合涂层的制备方法
CN105777207A (zh) * 2016-01-29 2016-07-20 陕西科技大学 碳/碳复合材料Yb2Si2O7晶须增韧Yb2SiO5复合涂层的制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN106495745A (zh) 2017-03-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106495745B (zh) 一种β-硅酸钇晶须增韧硅酸钇/YAS涂层的制备方法
CN100577892C (zh) 一种梯度硅酸钇涂层的水热电泳沉积方法
CN114591102B (zh) 一种C/C复合材料SiB6-玻璃抗氧化涂层及其制备方法
CN107814591A (zh) 一种碳材料表面硼化物改性硅基抗氧化涂层的制备方法
CN106045550B (zh) SiC-ZrC梯度改性碳/碳复合材料的制备方法
CN108484190B (zh) 一种碳纤维增强的多相碳化物陶瓷基复合材料的制备方法
CN108503390B (zh) 碳/碳复合材料表面镶嵌SiC-ZrB2-ZrSi2复合抗氧化涂层的制备方法
CN104532549B (zh) 一种基于微波诱导等离子体快速获取碳/碳化硅同轴纤维的方法及应用
Jiang et al. Oxidation protective ZrB2-MoSi2-SiC-Si coating for graphite materials prepared by slurry dipping and vapor silicon infiltration
CN106977223A (zh) 陶瓷改性及具有陶瓷涂层的c/c复合材料及其制备方法
CN105924234A (zh) 碳/碳c/c复合材料表面低孔隙率复相陶瓷涂层及制备方法
CN101885623A (zh) 脉冲水热电泳沉积法制备碳/碳复合材料莫来石外涂层的方法
CN105350294B (zh) 一种镀碳化硅层的短切碳纤维及其制备方法
CN114656275A (zh) 真空浸渍结合反应熔体浸渗制备SiCf/Si-Y-B-C复合材料的方法
CN105218102A (zh) 一种前驱体法制备SiC/TiC复合陶瓷的方法
Wang et al. Recovery in oxidation behavior of damaged SiCZrB2/SiC coating of carbon/carbon composites
CN105777207B (zh) 碳/碳复合材料Yb2Si2O7晶须增韧Yb2SiO5复合涂层的制备方法
CN106478153B (zh) 一种碳/碳复合材料β-Y2Si2O7纳米线增韧莫来石/硅酸盐玻璃涂层的制备方法
He et al. Formation mechanism and oxidation behavior of MoSi2–SiC protective coating prepared by chemical vapor infiltration/reaction
CN115536413B (zh) 一种多层核壳结构纳米线增韧化学气相沉积SiC涂层及制备方法
CN114315390B (zh) 一种碳/碳复合材料表面宽温域长寿命抗氧化涂层及低温制备方法
CN105669231A (zh) 一种碳纤维增强MoSi2-SiC陶瓷基复合材料的制备方法
CN106083208B (zh) 一种制备SiCN-铪酸钇复合涂层的方法
CN102515846B (zh) 一种碳/碳复合材料硅酸锆—二氧化硅—氧化锆自愈和外涂层的制备方法
CN106083209B (zh) 一种微结构构造中间层界面Mullite/硅酸钇复合涂层的制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
EE01 Entry into force of recordation of patent licensing contract
EE01 Entry into force of recordation of patent licensing contract

Application publication date: 20170315

Assignee: Yunnan shipulin new materials Co.,Ltd.

Assignor: SHAANXI University OF SCIENCE & TECHNOLOGY

Contract record no.: X2023420000227

Denomination of invention: one kind b- Preparation method of yttrium silicate whisker toughened yttrium silicate/YAS coating

Granted publication date: 20190409

License type: Common License

Record date: 20230707

Application publication date: 20170315

Assignee: Kunming Neutrino New Materials Co.,Ltd.

Assignor: SHAANXI University OF SCIENCE & TECHNOLOGY

Contract record no.: X2023420000226

Denomination of invention: one kind b- Preparation method of yttrium silicate whisker toughened yttrium silicate/YAS coating

Granted publication date: 20190409

License type: Common License

Record date: 20230707