通过多年的努力,国内外研究者开发了一系列的复合涂层体系,基本上解决了 C /C 复合材料 1 600℃以下静态空气中的氧化防护问题,但目前开发的涂层制备工艺还不能满足 C /C 复合材料构件大规模涂层的工程化应用需求。因此,在进一步提高现有硅基复合涂层体系高温长寿命抗氧化能力的同时,还必须重点发展具有大规模工程化应用潜力的抗氧化涂层制备技术。
涂层的高温抗氧化性能受材料的服役环境影响较大,由于大多数涂层体系只能在特定的服役条件下才具有较好的抗氧化功能, 因此, 针对 C /C 复合材料抗氧化涂层在不同服役条件下的环境特点( 如富水氧化,盐腐蚀氧化、等离子体氧化、电弧氧化、应力氧化等) ,必须开发不同体系的抗氧化涂层以满足使用要求。此外,目前已开发的抗氧化涂层体系大都针对特定的温度环境,但是涂层构件在实际使用过程中往往会经历由室温高温的升降温过程, 因此, 材料在服役过程中的全温域抗氧化问题未能得到有效的解决,要实现 C /C 复合材料抗氧化涂层高温长寿命工程化应用,还必须重点开发具备全温域抗氧化防护功能的复合涂层体系。
随着超高声速技术的发展, 作为热结构部件的C /C 复合材料服役条件越来越苛刻,新一代飞行器要求防热结构件的工作温度能够达到 2 000 ~ 2 400℃甚至更高,C /C 复合材料在服役过程中除了要承受瞬时升温过程外,还要经受高温、高压、高速燃气流的剧烈冲刷和化学腐蚀等复杂作用。由于现阶段 C /C 复合材料的抗氧化研究大都针对涂层材料在静态空气中的抗氧化行为,而对材料在高温、高速燃气流等极端复杂环境中的使用行为、失效机理方面的研究却明显不足。因此,C /C 抗氧化涂层要真正应用到极端服役环境中,还必须进一步完善现有的抗氧化测试条件与技术。
C /C 复合材料 1 800℃ 以上超高温抗氧化涂层技术要想取得进展,必须在以下方面加强研究: 首先是新涂层体系的开发,在涂层体系的选择上,1 800℃ 以上的抗氧化涂层可以选择超高温陶瓷涂层体系; 其次,在开发超高温陶瓷新涂层体系的同时, 还必须开发具有工程化应用潜力的相应涂层制备技术。另外,要实现 C /C 复合材料超高温长时间的氧化防护, 还 应重点开展超高温陶瓷涂层热防护结构设计基础理论研究与真实服役环境下的应用考核研究,从而为涂层材料的服役应用提供参考依据与理论指导。最后,还必须探寻更好的 C /C 复合材料超高温防护新方法,如建立超高温陶瓷涂层与基体改性一体化抗氧化技术等。

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