00?800ml/min，同時以氬氣為稀釋氣體，氣體流量為200?800ml/min，氫氣和MTS的摩爾比為10:1?20:1，沉積溫度為850°C?1100°C，壓強為10?20KPa，沉積時間為4?20小時。SiC涂層厚度約為60?160 μπι。可以通過調整沉積溫度和氫氣與MTS的摩爾比來控制涂層厚度。
[0033](4)B4C涂層制備:接著繼續通過化學氣相沉積方法在SiC涂層上沉積B4C涂層。因此涂層制備過程中材料無需取出便可連續制備不同涂層。而且制得的B4C涂層具有良好的致密度，且與SiC涂層結合緊密。在一個示例中，以5°C每分鐘的速率運行至1000?1300°C，以乙烯、BCl3和氫氣為反應氣體，氬氣為稀釋氣體，乙烯、BCl 3和氫氣的氣體流量分別為 250 ?450ml/min、500 ?700ml/min 和 1500 ?2000ml/min，稀釋氣體流量為 600 ?1000ml/min，沉積溫度為1000°C?1300°C，壓強為8?15KPa，沉積3?8小時后以5°C每分鐘的速率降至室溫取出。可以通過控制沉積時間、沉積溫度和乙烯氣體流量來控制涂層厚度。B4C涂層厚度約為20?40 μπι。
[0034]兩種涂層制備中所使用的稀釋氣體純度可以是均為99.999%以上的高純氬，氫氣純度可均為99.99%以上。
[0035]經過本方法制備的SiC/B4C涂層均勻致密缺陷少，涂層間結合優良，多次熱震實驗后涂層表面基本無變化，和基體結合緊密，表現出良好的抗熱震性能。本發明具有涂層厚度可控、可重復性強、操作簡單等優勢。
[0036]下面進一步例舉實施例以詳細說明本發明。同樣應理解，以下實施例只用于對本發明進行進一步說明，不能理解為對本發明保護范圍的限制，本領域的技術人員根據本發明的上述內容作出的一些非本質的改進和調整均屬于本發明的保護范圍。下述示例具體的工藝參數等也僅是合適范圍中的一個示例，即本領域技術人員可以通過本文的說明做合適的范圍內選擇，而并非要限定于下文示例的具體數值。
[0037]實施例1:將所需制備涂層的復合材料按照如下步驟進行處理:
(1)將待沉積的SiC/SiC復合材料表面研磨拋光，經無水乙醇超聲清洗3次，每次40分鐘左右，然后烘干；
(2)將烘干后的基材放入到熱處理爐內，維持爐內溫度為1300°C，在Ar保護性氣體下進行高溫熱處理，熱處理時間為1.5小時；
(3)熱處理結束后將樣品放入沉積爐內，以5°C每分鐘的速率升溫至沉積溫度850°C，以氫氣為載氣，通過鼓泡法將三氯甲基硅烷(MTS)帶入到沉積爐內，載氣流量為450ml/min,同時以氬氣為稀釋氣體，氣體流量為500ml/min，氫氣和三氯甲基硅烷的摩爾比為11:1，壓強為18KPa，沉積時間為15小時，SiC涂層的厚度為150 μπι ; (4)接著以5°C每分鐘的速率升溫至沉積溫度1150°C，以乙烯、BClJP氫氣為反應氣體，氬氣為稀釋氣體，乙烯和8(:13氣體流量分別為300ml/min和600ml/min，氫氣流量為1600ml/min，稀釋氣體流量為800ml/min，壓強為lOKPa，沉積4小時后以5°C每分鐘的速率降至室溫取出，B4C涂層的厚度為22 μπι。
[0038]圖4是本實施例制備的SiC/B4C復合涂層斷面光學顯微照片。從圖中可以看出兩種涂層結合緊密，且與基材結合緊密。將沉積好涂層的復合材料循環3次加熱到600°C，保溫5分鐘，取出后立即放入到室溫冷水中冷卻，發現涂層表面并無脫落，涂層抗熱震性能良好。熱震后的材料表面光學顯微照片如圖1所示，從圖中可以看出制備的材料表面均勻致
LU O
[0039]實施例2:將所需制備涂層的復合材料按照如下步驟進行處理:
(1)將待沉積的SiC/SiC復合材料表面研磨拋光，經無水乙醇超聲清洗3次，每次40分鐘左右，然后烘干；
(2)將烘干后的基材放入到熱處理爐內，維持爐內溫度為1300°C，在Ar保護性氣體下進行高溫熱處理；
(3)熱處理結束后將樣品放入沉積爐內，以5°C每分鐘的速率升溫至沉積溫度950°C，以氫氣為載氣，通過鼓泡法將三氯甲基硅烷(MTS)帶入到沉積爐內，載氣流量為450ml/min,同時以氬氣為稀釋氣體，氣體流量為500ml/min，氫氣和三氯甲基硅烷的摩爾比為11:1，壓強為18KPa，沉積時間為15小時，SiC涂層的厚度為153 μπι ;
(4)接著以5°C每分鐘的速率升溫至1150°C，以乙稀、BCl3和氫氣為反應氣體，氬氣為稀釋氣體，乙烯和8(:13氣體流量分別為300ml/min和600ml/min，氫氣流量為1600ml/min，稀釋氣體流量為800ml/min，壓強為lOKPa，沉積4小時后以5°C每分鐘的速率降至室溫取出，B4C涂層的厚度為22 μπι。
[0040]將沉積好涂層的復合材料循環3次加熱到800°C，保溫5分鐘，取出后立即放入到室溫冷水中冷卻，發現涂層表面并無脫落，涂層抗熱震性能良好。熱震后的材料表面光學顯微照片如圖2所示，從圖中可以看出制備的材料表面均勻致密。
[0041]實施例3:將所需制備涂層的復合材料按照如下步驟進行處理:
(1)將待沉積的SiC/SiC復合材料表面研磨拋光，經無水乙醇超聲清洗3次，每次40分鐘左右，然后烘干；
(2)將烘干后的基材放入到熱處理爐內，維持爐內溫度為1300°C，在Ar保護性氣體下進行高溫熱處理；
(3)熱處理結束后將樣品放入沉積爐內，以5°C每分鐘的速率升溫至1050°C，以氫氣為載氣，通過鼓泡法將三氯甲基硅烷(MTS)帶入到沉積爐內，載氣流量為450ml/min，同時以氬氣為稀釋氣體，氣體流量為500ml/min，氫氣和三氯甲基娃燒的摩爾比為11:1，壓強為18KPa，沉積時間為15小時，SiC涂層的厚度為158 μπι;
(4)接著以5°C每分鐘的速率升溫至1150°C，以乙稀、BCl3和氫氣為反應氣體，氬氣為稀釋氣體，乙烯和8(:13氣體流量分別為300ml/min和600ml/min，氫氣流量為1600ml/min，稀釋氣體流量為800ml/min，壓強為lOKPa，沉積4小時后以5°C每分鐘的速率降至室溫取出，B4C涂層的厚度為22 μπι。
[0042]將沉積好涂層的復合材料循環3次加熱到1000°C，保溫5分鐘，取出后立即放入到室溫冷水中冷卻，發現涂層表面有輕微脫落，涂層抗熱震性能有所降低。熱震后的材料表面光學顯微照片如圖3所示，從中可以看出，經過熱震實驗后，材料表面依然致密，僅有一處裂紋。
【主權項】
1.一種耐高溫抗熱震SiC/B 4C復合涂層，其特征在于，包括:沉積于基底材料上的SiC涂層、和沉積于SiC涂層外表面的B4C涂層。2.根據權利要求1所述的耐高溫抗熱震SiC/B4C復合涂層，其特征在于，所述SiC涂層與所述B4C涂層的厚度比例為(3?8):1，所述復合涂層總厚度在150?200 μ m。3.根據權利要求1或2所述的耐高溫抗熱震SiC/B4C復合涂層，其特征在于，所述SiC涂層的厚度為60?160 μ m，所述B4C涂層的厚度為20?40 μ m。4.根據權利要求1至3中任一項所述的耐高溫抗熱震SiC/B4C復合涂層，其特征在于，所述基底材料為連續纖維增強陶瓷基復合材料，優選為SiC/SiC復合陶瓷。5.一種權利要求1至4中任一項所述的耐高溫抗熱震SiC/B 4C復合涂層的制備方法，其特征在于，包括以下步驟: (1)將待?/L積的基底材料進彳丁尚溫熱處理； (2)熱處理結束后在基底材料表面通過化學氣相沉積方法沉積SiC涂層； (3)在所得的SiC涂層外表面通過化學氣相沉積方法沉積B4C涂層。6.根據權利要求5所述的制備方法，其特征在于，步驟(I)中，所述高溫熱處理在保護性氣氛中進行，熱處理溫度為1200°C?1600°C，熱處理時間為I?2小時。7.根據權利要求5或6所述的制備方法，其特征在于，步驟(2)中，以氫氣為載氣，通過鼓泡法將三氯甲基硅烷帶入到沉積爐內，載氣流量為400?800ml/min，同時以氬氣為稀釋氣體，稀釋氣體流量為200?800ml/min，氫氣和三氯甲基硅烷的摩爾比為10:1?20:1，沉積溫度為850°C?1100°C，壓強為10?20KPa，沉積時間為4?20小時。8.根據權利要求5至7中任一項所述的制備方法，其特征在于，步驟(3)中，所用氣體為乙烯、BCl3和氫氣，氬氣為稀釋氣體，乙烯、BCl 3和氫氣氣體流量分別為250?450ml/min、500 ?700ml/min 和 1500~2000ml/min，稀釋氣體流量為 600 ?1000ml/min，沉積溫度為1000°C?1300°C，壓強為8?15KPa，沉積時間為3?8小時。9.根據權利要求8所述的制備方法，其特征在于，步驟(2)和/或步驟(3)中所使用的稀釋氣體是純度為99.999%以上的高純氬，所使用的氫氣純度為99.99%以上。10.根據權利要求5至9中任一項所述的制備方法，其特征在于，在步驟(I)之前，還包括將基底材料表面拋光清洗烘干的步驟，優選地，拋光所用的砂紙為300#?600# ;用無水乙醇進行超聲波清洗，清洗時間為40分鐘左右；然后放入烘箱內120°C溫度下烘2?3小時。
【專利摘要】本發明涉及一種耐高溫抗熱震SiC/B4C復合涂層及其制備方法，復合涂層包括：沉積于基底材料上的SiC涂層、和沉積于SiC涂層外表面的B4C涂層。本發明將SiC/B4C兩種相涂層結合，有效克服了單層SiC涂層氧化生成的SiO2低溫下揮發性差，無法完全封填涂層本身存在裂紋的缺點，同時B4C低溫下氧化下生成的B2O3具有良好的流動性，有效的阻擋了氧的入侵，當氧從外入侵到SiC內層時，由于此時材料表面溫度已升高，SiO2具有良好流動性，可以有效封填裂紋。
【IPC分類】C04B41/89
【公開號】CN105175028
【申請號】
【發明人】董紹明, 廖春景, 張翔宇, 高樂
【申請人】中國科學院上海硅酸鹽研究所
【公開日】2015年12月23日
【申請日】2015年9月29日