大气等离子喷涂ZrB₂/SiC/TaSi₂超高温陶瓷涂层及其性能研究

谢明劭¹，马壮¹，柳彦博¹，徐俊杰¹，赵伟伟²，赵云²

1. 北京理工大学冲击环境材料技术国家级重点实验室2. 中航新大洲航空制造有限公司

摘 要：高超声速飞行器在飞行过程中面临强烈的气动加热,而C/C复合材料因其优异的高温热稳定性而受到了航天领域的广泛关注,但也存在高温抗氧化能力不足的问题。本文以硼化锆、碳化硅、二硅化钽为原料制备了复合粉体材料,通过大气等离子喷涂（APS）工艺在C/C基体表面制备了高温抗氧化陶瓷涂层;采用SEM、EDS等检测手段对喷雾干燥粉末和涂层的相和微观结构进行了表征,并选用氧乙炔火焰在1800℃下对涂层样品进行了300s烧蚀考核。研究结果表明,TaSi₂的加入可以降低复合粉体的共熔温度,在喷涂时粉末可以产生更多的共熔共晶组织,提高粉末沉积效率;采用大气等离子喷涂制备得到的ZrB₂/SiC/TaSi₂复合陶瓷涂层表现出了优异的高温抗氧化性能,涂层无明显剥落破碎等现象;烧蚀过程中TaSi₂可以促进稳定的共晶氧化物的形成以及补充挥发的玻璃相,涂层表面形成了致密的Zr-Ta-O共晶氧化物,起到阻氧屏障的作用,从而使涂层具有更好的抗烧蚀性能。

关键词：C/C复合材料;大气等离子喷涂;超高温陶瓷涂层;ZrB₂/SiC;改性;