一种高熵碳化物SiC梯度复合抗烧蚀涂层及其制备方法

本发明属于抗烧蚀陶瓷涂层，涉及一种高熵碳化物sic梯度复合抗烧蚀涂层及其制备方法。

背景技术：

1、过渡金属碳化物陶瓷通常具有非常高的熔点，在升温或降温过程中不发生固态相变，还有着较好的抗热震性和较高的高温强度，但碳化物超高温陶瓷的断裂韧性较低，抗氧化性能差。

2、高熵陶瓷是一种多主元的陶瓷设计理念，摆脱了主要元素固有性质的约束、实现了原子级别的“自由”设计和组合，有助于获取低热导率、与c/c复合材料热膨胀系数接近的超高温陶瓷涂层，且获得的超高温陶瓷涂层具有优异的抗热冲击/热震性能。高熵碳化物陶瓷和传统超高温碳化物陶瓷一样，具有优异的高温强度、高熔点，但是在有氧化环境下的高温烧蚀过程中，高熵碳化物也会发生严重的氧化，导致其抗烧蚀性能急剧下降，最终失效。

3、因此，亟需研究一种抗氧化性能优异高熵碳化物抗烧蚀涂层。

技术实现思路

1、为了克服上述问题，本发明提出一种高熵碳化物sic梯度复合抗烧蚀涂层及其制备方法，所述涂层包括高熵碳化物和碳化硅，所述高熵碳化物以包括ti源、zr源、hf源和ta源为原料制得。通过在基体上喷涂高熵碳化物和碳化硅获得所述涂层。通过调控高熵碳化物和碳化硅的比例实现高熵碳化物和碳化硅的梯度或均匀分布，在实践中具有重要的意义，从而完成了本发明。

2、具体来说，本发明的目的在于提供以下方面：

3、第一方面，提供一种高熵碳化物sic复合抗烧蚀涂层，所述涂层中高熵碳化物以包括ti源的原料a、zr源的原料b、hf源的原料c和ta源的原料d制得。

4、第二方面，提供一种制备第一方面所述涂层的方法，所述方法包括：基体上喷涂高熵碳化物和碳化硅，获得所述涂层。

5、本发明所具有的有益效果包括：

6、(1)本发明提供的高熵碳化物sic复合抗烧蚀涂层中，碳化硅高温氧化生成的二氧化硅具有优异的抗氧化性能，阻碍了氧的内扩散，赋予涂层抗超高温富氧烧蚀性能。

7、(2)本发明提供的高熵碳化物sic复合抗烧蚀涂层硬度为55～60gpa；在1600℃下的平均氧化速率达到0.005～0.01g·cm-2·h-1。

8、(3)本发明提供的高熵碳化物sic复合抗烧蚀涂层通过调控高熵碳化物和碳化硅的比例实现高熵碳化物和碳化硅的梯度或均匀分布，制备方法简单高效。

技术特征：

1.一种高熵碳化物sic复合抗烧蚀涂层，其特征在于，所述涂层中高熵碳化物以包括ti源的原料a、zr源的原料b、hf源的原料c和ta源的原料d制得。

2.根据权利要求1所述的涂层，其特征在于，优选的，所述涂层中碳化硅为单一六方结构的α-sic。

3.根据权利要求1所述的涂层，其特征在于，所述涂层中碳化硅的含量为25～30wt.％。

4.根据权利要求1所述的涂层，其特征在于，所述涂层硬度为55～60gpa。

5.根据权利要求1所述的涂层，其特征在于，所述涂层在1600℃下的平均氧化速率为0.005～0.01g·cm-2·h-1。

6.一种制备权利要求1至5任一项所述涂层的方法，其特征在于，所述方法包括：基体上喷涂高熵碳化物和碳化硅，获得所述涂层。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述高熵碳化物以ti源、zr源、hf源和ta源为原料，任选加入w源、v源、nb源或mo源，经高温固溶烧蚀制得。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，高温固溶烧蚀采用的烧结温度为1500～2500℃。

9.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述高熵碳化物以ti源、zr源、hf源和ta源为原料，任选加入w源、v源、nb源或mo源，经碳热还原法制得。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，碳热还原法采用的煅烧的温度为1200～2200℃。

技术总结
本发明公开了一种高熵碳化物SiC梯度复合抗烧蚀涂层及其制备方法，所述涂层包括高熵碳化物和碳化硅，所述高熵碳化物以包括Ti源的原料A、Zr源的原料B、Hf源的原料C和Ta源的原料D制得。所述涂层通过调控高熵碳化物和碳化硅的比例实现高熵碳化物和碳化硅的梯度或均匀分布，制得的涂层在1600℃下的平均氧化速率达到了0.005～0.01g·cm<supgt;‑2</supgt;·h<supgt;‑1</supgt;。

技术研发人员：陈建,刘赟姿,卢帅丹,杨轲,何佳华,邵文婷
受保护的技术使用者：西安工业大学
技术研发日：
技术公布日：2024/12/2