本發(fā)明涉及材料領域，具體地，涉及一種具有裂紋自愈合功能的多層復合環(huán)境障涂層及其制備方法。

背景技術(shù)：

硅基陶瓷及其復合材料具有低密度、高強度、良好的高溫穩(wěn)定性和抗氧化性能、高溫條件下良好的機械性能等優(yōu)良特性，使其在航空發(fā)動機的高溫熱端部件上具有良好的應用前景，因此得到廣泛關注。研究顯示，硅基陶瓷及其復合材料在干燥環(huán)境下表現(xiàn)出優(yōu)良的高溫穩(wěn)定性、良好的力學性能，但在水氧氣氛中，其高溫性能衰減嚴重，尤其是在高溫、高速燃燒、高速氣流沖刷的發(fā)動機工況條件下。這是因為發(fā)動機運轉(zhuǎn)過程中會生成大量水蒸氣，而水蒸氣能與sio2發(fā)生以下反應：

sio2(s)+2h2o(g)＝si(oh)4(g)

反應生成的si(oh)4結(jié)構(gòu)疏松，很容易被高速氣流帶走，這使得硅基陶瓷基底直接與高溫環(huán)境接觸，表面重新生成sio2薄膜。反應的結(jié)果是陶瓷基底表面sio2薄膜厚度基本不變，但是陶瓷基底尺寸持續(xù)減小，造成結(jié)構(gòu)部件的失效。環(huán)境障涂層(environmentalbarriercoating，ebc)可大大降低水蒸汽對硅基陶瓷及其復合材料的腐蝕，有效地解決硅基陶瓷及其復合材料在燃氣環(huán)境中性能急劇下降的難題。

隨著對ebc涂層研究的加深，已逐漸從最初的單層涂層體系發(fā)展出雙層涂層體系、多組分復合涂層體系，這也使得硅基陶瓷及其復合材料可以在更為廣泛的范圍內(nèi)使用。目前具有應用價值的ebc涂層體系有ysz(6-8％wt％y2o3穩(wěn)定的zro2)體系、bsas((1-x)bao-xsro-al2o3-2sio2，0≤x≤1)涂層體系。

ebc涂層的耐久性很大程度上決定了硅基陶瓷及其復合材料的使用壽命，隨著對ebc涂層的失效研究表明，除涂層材料自身性能的限制外，由熱應力或熱失配導致的貫穿性裂紋是涂層失效的最主要的原因。水氧氣氛沿著貫穿性裂紋進入涂層底部，腐蝕底層涂層及基材，并形成孔洞，降低了涂層與基材的結(jié)合，導致涂層的分層脫落，以致失效。因此，研究開發(fā)具有裂紋自愈合功能的環(huán)境障涂層尤為重要。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明旨在至少在一定程度上解決相關技術(shù)中的技術(shù)問題之一。

為此，本發(fā)明的一個目的在于提出一種具有裂紋自愈合功能的環(huán)境障涂層的制備方法，可以有效阻止貫穿性裂紋的出現(xiàn)，保護基材不受水氧氣氛的腐蝕，延長環(huán)境障涂層的使用時效。

根據(jù)本發(fā)明實施例的一種具有裂紋自愈合功能的多層復合環(huán)境障涂層的制備方法，包括如下步驟：s101：在基材上制備粘結(jié)層；s102：在粘結(jié)層上制備隔氧層；s103：在隔氧層上制備自愈合密封層；s104：在自愈合密封層上制備抗水氧腐蝕層。其中，自愈合密封層的材料為bsas-sio2共熔合金。

該制備方法在傳統(tǒng)的環(huán)境障涂層內(nèi)加入bsas-sio2共熔合金作自愈合密封層，bsas會與sio2生成低共熔化合物，形成玻璃相，在高溫工作狀態(tài)時，可以有效阻止貫穿性裂紋的出現(xiàn)，保護基材不受水氧氣氛的腐蝕，從而延長環(huán)境障涂層的使用時效。

另外，根據(jù)本發(fā)明上述實施例的一種具有裂紋自愈合功能的多層復合環(huán)境障涂層的制備方法，還可以具有如下附加的技術(shù)特征：

進一步地，bsas-sio2共熔合金中bsas與sio2的重量比為(6:4)～(5:5)。

進一步地，步驟s103包括如下步驟：將bsas-sio2共熔合金與有機溶劑和有機高分子混合，配制成漿料，并涂覆到隔氧層上；將涂覆有漿料的基材加熱至第一預設溫度并保溫第一預設時間，然后以第一預設升溫速率升溫至第二預設溫度并保溫第二預設時間，最后以第二預設升溫速率升溫至第三預設溫度并保溫第三預設時間。其中，bsas-sio2共熔合金的重量分數(shù)為40％～50％，有機溶劑的重量分數(shù)為45％～55％，有機高分子的重量分數(shù)為3％～10％。

進一步地，第一預設溫度為90℃～110℃，第一預設時間為0.5h～1.5h，第一預設升溫速率為5℃/min～10℃/min，第二預設溫度為450℃～550℃，第二預設時間為0.5h～1.5h，第二預設升溫速率為1℃/min～5℃/min，第三預設溫度為1200℃～1300℃，第三預設時間為0.5h～1.5h。

進一步地，粘結(jié)層為硅，隔氧層為莫來石，抗水氧腐蝕層為bsas。

進一步地，粘結(jié)層厚度為20μm～50μm，隔氧層厚度為70μm～120μm，自愈合密封層的厚度為10μm～30μm，抗水氧腐蝕層厚度為70μm～120μm。

本發(fā)明的另一個目的在于提出一種具有裂紋自愈合功能的多層復合環(huán)境障涂層。

根據(jù)本發(fā)明提供的一種具有裂紋自愈合功能的多層復合環(huán)境障涂層，包括：粘結(jié)層，粘結(jié)層包裹基材；隔氧層，隔氧層包裹粘結(jié)層；自愈合密封層，自愈合密封層包裹隔氧層；抗水氧腐蝕層，抗水氧腐蝕層包裹自愈合密封層。其中，自愈合密封層的材料為bsas-sio2共熔合金。

進一步地，bsas-sio2共熔合金中bsas與sio2的重量比為(6:4)～(5:5)。

進一步地，粘結(jié)層為硅，隔氧層為莫來石，抗水氧腐蝕層為bsas。

進一步地，粘結(jié)層厚度為20μm～50μm，隔氧層厚度為70μm～120μm，自愈合密封層的厚度為10μm～30μm，抗水氧腐蝕層厚度為70μm～120μm。

本發(fā)明的附加方面和優(yōu)點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發(fā)明的實踐了解到。

附圖說明

圖1是本發(fā)明實施例的一種具有裂紋自愈合功能的多層復合環(huán)境障涂層的制備方法流程圖；

圖2是本發(fā)明實施例的一種具有裂紋自愈合功能的多層復合環(huán)境障涂層的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本發(fā)明實施例2、實施例4和對比例2的多層復合環(huán)境障涂層水氧腐蝕的重量變化曲線。

具體實施方式

下面詳細描述本發(fā)明的實施方式，以下實施方式僅用于更加清楚地說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而不能以此來限制本發(fā)明的保護范圍。

如圖1所示，根據(jù)本發(fā)明實施例的一種具有裂紋自愈合功能的多層復合環(huán)境障涂層的制備方法，包括如下步驟：

s101：在基材上制備粘結(jié)層。基材可以選擇硅基陶瓷，硅基陶瓷及其復合材料具有低密度、高強度、良好的高溫穩(wěn)定性、抗氧化性能和高溫條件下良好的機械性能等優(yōu)良特性，使其在航空發(fā)動機的高溫熱端部件上具有良好的應用前景，因此得到廣泛關注。粘結(jié)層選擇si，硅粘結(jié)層的作用主要是將基材與中間層結(jié)合到一起，進一步增強隔氧層與基材的附著力。如果粘結(jié)層厚度過大，會影響材料的整體性能，所以粘結(jié)層的厚度較小，約為20μm～50μm。硅粘結(jié)層的制備方法包括：熔體滲透、等離子噴涂、電子束輔助物理氣相沉積等。

s102：在粘結(jié)層上制備隔氧層。隔氧層材料可以選用高純莫來石(3al2o3·2sio2)。高純莫來石是一種優(yōu)質(zhì)的耐火材料，它具有膨脹均勻、熱震穩(wěn)定性極好、荷重軟化點高、高溫蠕變值小、硬度大和抗化學腐蝕性好等特點。特別是高性能高純莫來石陶瓷，在1300℃時，抗彎強度達570mpa，斷裂韌性達5.7mpa，均比常溫時高1.6倍，這種隨溫度升高，強度和韌性不僅不衰減反而大幅度提高，是高純莫來石陶瓷作為高溫材料機加的特性。制備方法包括：化學氣相沉積、等離子噴涂、電子束輔助物理氣相沉積、溶膠-凝膠法、漿料法等。具體地，可以選擇仲丁醇鋁(asb)作為鋁源，正硅酸乙酯(teo)作為硅源，乙酰乙酸乙酯(eacac)作為螯合劑，按照一定的質(zhì)量比混合。然后向混合液中加入蒸餾水，并攪拌使之均勻水解。采用浸漬提拉的方法在涂有硅粘結(jié)層的基材上涂覆3al2o3·2sio2涂層生坯，并使之凝膠化。然后在保護氣氛下，揮發(fā)凝膠中游離的有機單質(zhì)，使有機物裂解轉(zhuǎn)化為無機物，并使al2o3和sio2反應產(chǎn)生莫來石。隔氧層的厚度約為70μm～120μm。

s103：在隔氧層上制備自愈合密封層。其中，自愈合密封層的材料為bsas-sio2共熔合金。在1200℃～1300℃時，bsas會與sio2生成低共熔化合物，形成玻璃相。在高溫工作狀態(tài)時，可以有效阻止貫穿性裂紋的出現(xiàn)，保護基材不受水氧氣氛的腐蝕，從而延長環(huán)境障涂層的使用時效。自愈合密封層的厚度約為10μm～30μm，如果自愈合密封層厚度過大，會影響材料的整體性能。具體地，自愈合密封層的制備包括如下步驟：將bsas-sio2共熔合金與有機溶劑和有機高分子混合，配制成漿料，并涂覆到隔氧層上；將涂覆有漿料的基材加熱至90℃～110℃并保溫0.5h～1.5h，然后以5℃/min～10℃/min的升溫速率升溫至450℃～550℃并保溫0.5h～1.5h，最后以1℃/min～5℃/min的升溫速率升溫至1200℃～1300℃并保溫0.5h～1.5h。其中，bsas-sio2共熔合金的重量分數(shù)為40％～50％，有機溶劑的重量分數(shù)為45％～55％，有機高分子的重量分數(shù)為3％～10％。緩慢升溫的方式保證制備出的自愈合密封層結(jié)構(gòu)緊密，孔洞和缺陷較少，防止在復雜的發(fā)動機環(huán)境下造成水氧侵入出現(xiàn)裂紋進而造成涂層短時間失效。最終升溫至1200℃～1300℃，bsas會與sio2生成低共熔化合物，形成玻璃相。在高溫工作狀態(tài)時，可以有效阻止貫穿性裂紋的出現(xiàn)，保護基材不受水氧氣氛的腐蝕，從而延長環(huán)境障涂層的使用時效。

有利地，bsas-sio2共熔合金中bsas與sio2的重量比為(6:4)～(5:5)。經(jīng)發(fā)明人研究發(fā)現(xiàn)，bas與49％(質(zhì)量分數(shù))的sio2可得到熔點為1311℃的低共熔物。相對于bas，bsas((1-x)bao-xsro-al2o3-2sio2，0≤x≤1)中的bao被部分替換為sro，因此bsas也將會與相似質(zhì)量分數(shù)的sio2形成與之類似的低共熔物。選用bsas與sio2的重量比為(6:4)～(5:5)，在制備過程后期的降溫過程中，低共熔合金中的兩種物質(zhì)無法及時析出結(jié)晶而形成玻璃相。在高溫工作狀態(tài)時，玻璃相具有一定的流動性，可以有效阻止貫穿性裂紋的出現(xiàn)，保護基材不受水氧氣氛的腐蝕，從而延長環(huán)境障涂層的使用時效。

s104：在自愈合密封層上制備抗水氧腐蝕層?？顾醺g層可以選擇bsas，與自愈合密封層的匹配性較好，擁有極好的抗裂紋擴展能力，同時具有較低的sio2活度(約0.1)，能減少涂層在腐蝕環(huán)境中的揮發(fā)，配合莫來石中間層，在1300℃以下具有優(yōu)異的性能。具體地，抗水氧腐蝕層的制備方法包括：化學氣相沉積、等離子噴涂、電子束輔助物理氣相沉積、溶膠-凝膠法、漿料法等。抗水氧腐蝕層的厚度約為70μm～120μm。隔氧層和抗水氧腐蝕層的厚度均設置在70μm～120μm左右。當涂層厚度過大時，涂層與基體間界面上的剪切應力與涂層厚度之間的關系如圖中公式所示：

στ∝s²

式中：στ為界面剪切應力，s為涂層厚度。

因此，涂層越厚，界面剪切應力必然越大，當厚度達到一定數(shù)值時，涂層的穩(wěn)定性變差，因此會發(fā)生涂層開裂或剝落現(xiàn)象。因此，必須控制涂層的厚度在適當范圍內(nèi)，確保涂層的性能達到最優(yōu)。經(jīng)試驗驗證，隔氧層和抗水氧腐蝕層設置在70μm～120μm左右時，涂層的性能達到最優(yōu)。

如圖2所示，根據(jù)本發(fā)明實施例的一種具有裂紋自愈合功能的多層復合環(huán)境障涂層，包括：基材201，粘結(jié)層202，隔氧層203，自愈合密封層204和抗水氧腐蝕層205。

基材201?；?01可以選擇硅基陶瓷，硅基陶瓷及其復合材料具有低密度、高強度、良好的高溫穩(wěn)定性、抗氧化性能和高溫條件下良好的機械性能等優(yōu)良特性，使其在航空發(fā)動機的高溫熱端部件上具有良好的應用前景，因此得到廣泛關注。

粘結(jié)層202，粘結(jié)層202包裹基材201。粘結(jié)層202選擇si，硅粘結(jié)層的作用主要是將基材201與隔氧層203結(jié)合到一起，進一步增強隔氧層203與基材201的附著力。如果粘結(jié)層202厚度過大，會影響材料的整體性能，所以粘結(jié)層202的厚度較小，約為20μm～50μm。硅粘結(jié)層的制備方法包括：熔體滲透、等離子噴涂、電子束輔助物理氣相沉積等。

隔氧層203，隔氧層203包裹粘結(jié)層。隔氧層203材料可以選用高純莫來石(3al2o3·2sio2)。高純莫來石是一種優(yōu)質(zhì)的耐火材料，它具有膨脹均勻、熱震穩(wěn)定性極好、荷重軟化點高、高溫蠕變值小、硬度大和抗化學腐蝕性好等特點。特別是高性能高純莫來石陶瓷，在1300℃時，抗彎強度達570mpa，斷裂韌性達5.7mpa，均比常溫時高1.6倍，這種隨溫度升高，強度和韌性不僅不衰減反而大幅度提高，是高純莫來石陶瓷作為高溫材料機加的特性。制備方法包括：化學氣相沉積、等離子噴涂、電子束輔助物理氣相沉積、溶膠-凝膠法、漿料法等。具體地，可以選擇仲丁醇鋁(asb)作為鋁源，正硅酸乙酯(teo)作為硅源，乙酰乙酸乙酯(eacac)作為螯合劑，按照一定的質(zhì)量比混合。然后向混合液中加入蒸餾水，并攪拌使之均勻水解。采用浸漬提拉的方法在涂有硅粘結(jié)層的基材上涂覆3al2o3·2sio2涂層生坯，并使之凝膠化。然后在保護氣氛下，揮發(fā)凝膠中游離的有機單質(zhì)，使有機物裂解轉(zhuǎn)化為無機物，并使al2o3和sio2反應產(chǎn)生莫來石。隔氧層203的厚度約為70μm～120μm。

自愈合密封層204，自愈合密封層204包裹隔氧層203。其中，自愈合密封層204的材料為bsas-sio2共熔合金。在1200℃～1300℃時，bsas會與sio2生成低共熔化合物，形成玻璃相。在高溫工作狀態(tài)時，可以有效阻止貫穿性裂紋的出現(xiàn)，保護基材201不受水氧氣氛的腐蝕，從而延長環(huán)境障涂層的使用時效。自愈合密封層204的厚度約為10μm～30μm，如果自愈合密封層204厚度過大，會影響材料的整體性能。具體地，自愈合密封層204的制備包括如下步驟：將bsas-sio2共熔合金與有機溶劑和有機高分子混合，配制成漿料，并涂覆到隔氧層上；將涂覆有漿料的基材加熱至90℃～110℃并保溫0.5h～1.5h，然后以5℃/min～10℃/min的升溫速率升溫至450℃～550℃并保溫0.5h～1.5h，最后以1℃/min～5℃/min的升溫速率升溫至1200℃～1300℃并保溫0.5h～1.5h。其中，bsas-sio2共熔合金的重量分數(shù)為40％～50％，有機溶劑的重量分數(shù)為45％～55％，有機高分子的重量分數(shù)為3％～10％。緩慢升溫的方式保證制備出的自愈合密封層204結(jié)構(gòu)緊密，孔洞和缺陷較少，防止在復雜的發(fā)動機環(huán)境下造成水氧侵入出現(xiàn)裂紋進而造成涂層短時間失效。最終升溫至1200℃～1300℃，bsas會與sio2生成低共熔化合物，形成玻璃相。在高溫工作狀態(tài)時，可以有效阻止貫穿性裂紋的出現(xiàn)，保護基材201不受水氧氣氛的腐蝕，從而延長環(huán)境障涂層的使用時效。

抗水氧腐蝕層205，抗水氧腐蝕層205包裹自愈合密封層204。抗水氧腐蝕層205可以選擇bsas，與自愈合密封層204的匹配性較好，擁有極好的抗裂紋擴展能力，同時具有較低的sio2活度(約0.1)，能減少涂層在腐蝕環(huán)境中的揮發(fā)，配合莫來石隔氧層，在1300℃以下具有優(yōu)異的性能。具體地，抗水氧腐蝕層的制備方法包括：化學氣相沉積、等離子噴涂、電子束輔助物理氣相沉積、溶膠-凝膠法、漿料法等?？顾醺g層的厚度約為70μm～120μm。

隔氧層203和抗水氧腐蝕層205的厚度均設置在70μm～120μm左右。當涂層厚度過大時，涂層與基體間界面上的剪切應力與涂層厚度之間的關系如圖中公式所示：

στ∝s²

式中：στ為界面剪切應力，s為涂層厚度。

因此，涂層越厚，界面剪切應力必然越大，當厚度達到一定數(shù)值時，涂層的穩(wěn)定性變差，因此會發(fā)生涂層開裂或剝落現(xiàn)象。因此，必須控制涂層的厚度在適當范圍內(nèi)，確保涂層的性能達到最優(yōu)。經(jīng)試驗驗證，隔氧層203和抗水氧腐蝕層205設置在70μm～120μm左右時，涂層的性能達到最優(yōu)。

下面結(jié)合實施例具體對本發(fā)明作詳細說明。

實施例1

實施例1提供了一種sic/sic復合材料涂層的制備過程，選用等離子噴涂的方法制備粘結(jié)層，粘結(jié)層材料選用硅；選用溶膠-凝膠的方法制備隔氧層，隔氧層材料選用莫來石(3al2o3·2sio2)；選用漿料法制備自愈合密封層，自愈合密封層材料為bsas-sio2共熔合金；選用等離子噴涂的方法制備抗水氧腐蝕層，抗水氧腐蝕層材料選用bsas。具體制備步驟如下：

1.選用sic/sic復合材料作基材，利用等離子噴涂的方法噴涂單質(zhì)硅于基材上，涂層厚度為20μm～50μm。

2.隔氧層的材料準備及涂層制備

1)將仲丁醇鋁(asb)作為鋁源，正硅酸乙酯(teo)作為硅源，乙酰乙酸乙酯(eacac)作為螯合劑，按照質(zhì)量比(asb：teo：eacac)為50:1:26，混合均勻。

2)按照質(zhì)量比(h2o：asb)為1:2向混合液中加入蒸餾水，并攪拌使之均勻水解。

3)采用浸漬提拉的方法在涂有si粘結(jié)層的基材上涂覆3al2o3·2sio2涂層生坯，并在70℃保溫5h，使之凝膠化。

4)通n2保護，在管式爐中加熱至100℃保溫1h，揮發(fā)凝膠中游離的有機單質(zhì)，隨后以5℃/min升溫至500℃保溫1h，使有機物裂解轉(zhuǎn)化為無機物，隨后以1℃/min升溫至1200℃保溫1h，使al2o3和sio2反應產(chǎn)生莫來石，再以1℃/min降溫至室溫，得到致密的莫來石涂層。

5)重復步驟2中的3)、4)，直到涂層厚度達到70μm～120μm。

3.自愈合密封層的材料準備及涂層制備

1)將占總質(zhì)量1％的聚乙烯醇縮丁醛(pvb)作為分散劑加入到占總質(zhì)量50％乙醇中，得到pvb乙醇溶液。

2)將bsas與sio2按質(zhì)量比5:5，加入到的pvb乙醇溶液中，在行星球磨機中混合40min。

3)向步驟2)得到的溶液中加入占總質(zhì)量5％的pvb作為粘結(jié)劑，攪拌均勻，得到bsas-sio2漿料。

4)利用浸漬提拉的方法在步驟2的基材上涂覆bsas-sio2涂層生坯。

5)通n2保護，在管式爐中加熱至100℃保溫1h，揮發(fā)凝膠中游離的有機單質(zhì)，隨后以5℃/min升溫至500℃保溫1h，使有機物裂解轉(zhuǎn)化為無機物，隨后以1℃/min升溫至1200℃～1300℃保溫1h，得到致密的自愈合密封涂層。

6)重復步驟3中的4)、5)，直到得到厚度為10μm～30μm的涂層。

4.在步驟3處理后的基材上，利用等離子噴涂的方法噴涂bsas，涂層厚度為70μm～120μm。

實施例2

對實施例1所制備的ebc涂層進行水氧腐蝕的性能考核?？己藯l件為：爐內(nèi)溫度為1300℃，氣氛為50％h2o-50％o2，總氣壓為1atm，空氣流速4.4cm/s，總時長為300h。分別在0、5h、10h、25h、50h、100h、150h、200h、250h、300h測量試樣重量。

實施例3

實施例3提供了一種sic/sic復合材料涂層的制備過程，選用等離子噴涂的方法制備粘結(jié)層，粘結(jié)層材料選用硅；選用溶膠-凝膠的方法制備隔氧層，隔氧層材料選用莫來石(3al2o3·2sio2)；選用漿料法制備自愈合密封層，自愈合密封層材料為bsas-sio2共熔合金；選用等離子噴涂的方法制備抗水氧腐蝕層，抗水氧腐蝕層材料選用bsas。具體制備步驟如下：

1.選用sic/sic復合材料作基材，利用等離子噴涂的方法噴涂單質(zhì)硅于基材上，涂層厚度為20μm～50μm。

2.隔氧層的材料準備及涂層制備

1)將仲丁醇鋁(asb)作為鋁源，正硅酸乙酯(teo)作為硅源，乙酰乙酸乙酯(eacac)作為螯合劑，按照質(zhì)量比(asb：teo：eacac)為50:1:26，混合均勻。

2)按照質(zhì)量比(h2o：asb)為1:2向混合液中加入蒸餾水，并攪拌使之均勻水解。

3)采用浸漬提拉的方法在涂有si粘結(jié)層的基材上涂覆3al2o3·2sio2涂層生坯，并在70℃保溫5h，使之凝膠化。

4)通n2保護，在管式爐中加熱至100℃保溫1h，揮發(fā)凝膠中游離的有機單質(zhì)，隨后以5℃/min升溫至500℃保溫1h，使有機物裂解轉(zhuǎn)化為無機物，隨后以1℃/min升溫至1200℃保溫1h，使al2o3和sio2反應產(chǎn)生莫來石，再以1℃/min降溫至室溫，得到致密的莫來石涂層。

5)重復步驟2中的3)、4)，直到涂層厚度達到70μm～120μm。

3.自愈合密封層的材料準備及涂層制備

1)將占總質(zhì)量1％的聚乙烯醇縮丁醛(pvb)作為分散劑加入到占總質(zhì)量50％乙醇中，得到pvb乙醇溶液。

2)將bsas與sio2按質(zhì)量比6:4，加入到的pvb乙醇溶液中，在行星球磨機中混合40min。

3)向步驟2)得到的溶液中加入占總質(zhì)量5％的pvb作為粘結(jié)劑，攪拌均勻，得到bsas-sio2漿料。

4)利用浸漬提拉的方法在步驟2的基材上涂覆bsas-sio2涂層生坯。

5)通n2保護，在管式爐中加熱至100℃保溫1h，揮發(fā)凝膠中游離的有機單質(zhì)，隨后以5℃/min升溫至500℃保溫1h，使有機物裂解轉(zhuǎn)化為無機物，隨后以1℃/min升溫至1200℃～1300℃保溫1h，得到致密的自愈合密封涂層。

6)重復步驟3中的4)、5)，直到得到厚度為10μm～30μm的涂層。

5.在步驟3處理后的基材上，利用等離子噴涂的方法噴涂bsas，涂層厚度為70μm～120μm。

實施例4

對實施例3所制備的ebc涂層進行水氧腐蝕的性能考核?？己藯l件為：爐內(nèi)溫度為1300℃，氣氛為50％h2o-50％o2，總氣壓為1atm，空氣流速4.4cm/s，總時長為300h。分別在0、5h、10h、25h、50h、100h、150h、200h、250h、300h測量試樣重量。

對比例1

對比例1提供了一種sic/sic復合材料涂層的制備過程，選用等離子噴涂的方法制備粘結(jié)層，粘結(jié)層材料選用硅；選用溶膠-凝膠的方法制備隔氧層，隔氧層材料選用莫來石(3al2o3·2sio2)；選用等離子噴涂的方法制備抗水氧腐蝕層，抗水氧腐蝕層材料選用bsas。具體制備步驟如下：

1.選用sic/sic復合材料作基材，利用等離子噴涂的方法噴涂單質(zhì)硅于基材上，涂層厚度為20μm～50μm。

2.隔氧層的材料準備及涂層制備

1)將仲丁醇鋁(asb)作為鋁源，正硅酸乙酯(teo)作為硅源，乙酰乙酸乙酯(eacac)作為螯合劑，按照質(zhì)量比(asb：teo：eacac)為50:1:26，混合均勻。

2)按照質(zhì)量比(h2o：asb)為1:2向混合液中加入蒸餾水，并攪拌使之均勻水解。

3)采用浸漬提拉的方法在涂有si粘結(jié)層的基材上涂覆3al2o3·2sio2涂層生坯，并在70℃保溫5h，使之凝膠化。

4)通n2保護，在管式爐中加熱至100℃保溫1h，揮發(fā)凝膠中游離的有機單質(zhì)，隨后以5℃/min升溫至500℃保溫1h，使有機物裂解轉(zhuǎn)化為無機物，隨后以1℃/min升溫至1200℃保溫1h，使al2o3和sio2反應產(chǎn)生莫來石，再以1℃/min降溫至室溫，得到致密的莫來石涂層。

5)重復步驟2中的3)、4)，直到涂層厚度達到70μm～120μm。

3.在步驟2處理后的基材上，利用等離子噴涂的方法噴涂bsas，涂層厚度為70μm～120μm。

對比例2

對對比例1所制備的ebc涂層進行水氧腐蝕的性能考核?？己藯l件為：爐內(nèi)溫度為1300℃，氣氛為50％h2o-50％o2，總氣壓為1atm，空氣流速4.4cm/s，總時長為300h。分別在0、5h、10h、25h、50h、100h、150h、200h、250h、300h測量試樣重量。

比較實施例1、實施例3和對比例1，其區(qū)別僅在于，實施例1的多層復合環(huán)境障涂層的制備過程中制備了bsas-sio2(重量比為5:5)共熔合金作自愈合密封層，實施例2的多層復合環(huán)境障涂層的制備過程中制備了bsas-sio2(重量比為6:4)共熔合金作自愈合密封層，而對比例的多層復合環(huán)境障涂層中沒有加入自愈合密封層。

如圖3所示，圖3中曲線1表示bsas-sio2(重量比為5:5)共熔合金作自愈合密封層的多層復合環(huán)境障涂層水氧腐蝕的重量變化曲線，曲線2表示bsas-sio2(重量比為6:4)共熔合金作自愈合密封層的多層復合環(huán)境障涂層水氧腐蝕的重量變化曲線，曲線3表示沒有加入自愈合密封層的多層復合環(huán)境障涂層水氧腐蝕的重量變化曲線，通過比較實施例2、實施例4和對比例2可以發(fā)現(xiàn)，在水氧腐蝕300h后，各試樣均具有較低的失重，其中曲線1、2所代表的試樣的失重及失重速率明顯低于曲線3所代表試樣的失重及其失重速率，表明帶有自愈合涂層的多層復合環(huán)境障涂層對硅基陶瓷及其復合材料具有更卓越的水氧防護性能。

根據(jù)本發(fā)明實施例的一種具有裂紋自愈合功能的多層復合環(huán)境障涂層的制備方法，在傳統(tǒng)的環(huán)境障涂層內(nèi)加入bsas-sio2共熔合金作自愈合密封層，bsas會與sio2生成低共熔化合物，形成玻璃相，在高溫工作狀態(tài)時，可以有效阻止貫穿性裂紋的出現(xiàn)，保護基材不受水氧氣氛的腐蝕，從而延長環(huán)境障涂層的使用時效。

在本發(fā)明的描述中，需要理解的是，術(shù)語“中心”、“縱向”、“橫向”、“長度”、“寬度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”“內(nèi)”、“外”、“順時針”、“逆時針”、“軸向”、“徑向”、“周向”等指示的方位或位置關系為基于附圖所示的方位或位置關系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對本發(fā)明的限制。

此外，術(shù)語“第一”、“第二”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性或者隱含指明所指示的技術(shù)特征的數(shù)量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隱含地包括一個或者更多個該特征。在本發(fā)明的描述中，“多個”的含義是兩個以上，除非另有明確具體的限定。

在本發(fā)明中，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語“安裝”、“相連”、“連接”、“固定”等術(shù)語應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或成一體；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內(nèi)部的連通或兩個元件的相互作用關系。對于本領域的普通技術(shù)人員而言，可以根據(jù)具體情況理解上述術(shù)語在本發(fā)明中的具體含義。

在本發(fā)明中，除非另有明確的規(guī)定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接觸，或第一和第二特征通過中間媒介間接接觸。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或僅僅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或僅僅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本說明書的描述中，參考術(shù)語“一個實施例”、“一些實施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結(jié)合該實施例或示例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點包含于本發(fā)明的至少一個實施例或示例中。在本說明書中，對上述術(shù)語的示意性表述不必須針對的是相同的實施例或示例。而且，描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點可以在任一個或多個實施例或示例中以合適的方式結(jié)合。此外，在不相互矛盾的情況下，本領域的技術(shù)人員可以將本說明書中描述的不同實施例或示例以及不同實施例或示例的特征進行結(jié)合和組合。

盡管上面已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實施例，可以理解的是，上述實施例是示例性的，不能理解為對本發(fā)明的限制，本領域的普通技術(shù)人員在本發(fā)明的范圍內(nèi)可以對上述實施例進行變化、修改、替換和變型。