一种低热导SiCN-Y2SiO5环境阻障复合涂层制备方法

摘要

本发明涉及一种低热导SiCN‑Y2SiO5环境阻障复合涂层制备方法，将陶瓷骨料粉Y2SiO5和SiCN混合后分散于异丙醇溶剂中得到均匀的悬浮液，然后加入混合粘结剂，确保粘结剂在悬浮液中充分溶解混合，再结合静电纺丝技术以及超音速等离子喷涂制备得到SiCN‑Y2SiO5环境阻障复合外涂层。与现有技术相比，本发明具有较好的界面结合性能和低热导的特性，获得均匀多相的SiCN‑Y2SiO5复合环境阻障涂层，不需要后期热处理。

权利要求

1.一种低热导SiCN-Y2SiO5环境阻障复合涂层制备方法，其特征在于，采用以下步骤：(1)以无水乙醇为球磨介质，采用行星球磨Y2SiO5粉体，干燥后研磨得到陶瓷骨料粉Y2SiO5，加入过氧化二异丙苯交联后的聚硅氮烷在管式炉中，氩气气氛保护下热解得到SiCN陶瓷粉末；

(2)将陶瓷骨料粉Y2SiO5和SiCN按照质量比为4～9∶1～6均匀研磨混合后分散于异丙醇溶剂中，采用磁力搅拌5-20min，再向其中加入0.2-10wt％聚乙烯醇作为分散剂，继续磁力搅拌5-20min，然后采用细胞超声粉碎机超声震荡10-40min得到均匀的悬浮液；

(3)向悬浮液中加入环氧树脂和聚醚砜树脂组成的混合粘结剂，然后控制搅拌转速为

200-600r/min，机械搅拌6-24h，同时采用30-70℃恒温油浴加热，确保粘结剂在悬浮液中充分溶解混合；

(4)将混合得到的料浆放入真空干燥器中抽真空排除料浆中的空气，然后转入注射器中，再把注射器装入精密注射泵上，并连接注射器与喷嘴；分别将喷嘴和盛去离子水的接收容器连接电源的正极和负极，同时打开电源和注射泵进行电喷制备，结束后将得到的多孔微球前驱体静置，过滤后自然晾干；

(5)将得到的多孔微球前驱体放入1000-1250℃高温箱式炉中烧结保温1-4h，控制升温速率和降温速率均为2-6℃/min，再过筛得到30-125μm的多孔复合陶瓷微球；

(6)将得到的多孔复合陶瓷微球在带有Si/mullite涂层的C/SiC复合材料试样表面采用超音速等离子喷涂制备得到SiCN-Y2SiO5环境阻障复合外涂层。

2.根据权利要求1所述的一种低热导SiCN-Y2SiO5环境阻障复合涂层制备方法，其特征在于，步骤(1)中陶瓷骨料粉Y2SiO5的粒径为0.5-1μm，SiCN陶瓷粉末的粒径为20-120nm。

3.根据权利要求1所述的一种低热导SiCN-Y2SiO5环境阻障复合涂层制备方法，其特征在于，步骤(1)中管式炉的温度控制在1000-1400℃，热解1-5h，升温速率和降温速率均为2-

8℃/min。

4.根据权利要求1所述的一种低热导SiCN-Y2SiO5环境阻障复合涂层制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述的悬浮液中陶瓷骨料粉Y2SiO5与异丙醇的质量比为1～8∶2～10。

5.根据权利要求1所述的一种低热导SiCN-Y2SiO5环境阻障复合涂层制备方法，其特征在于，步骤(3)中所述的混合粘结剂在悬浮液中的浓度为5-12wt％。

6.根据权利要求1所述的一种低热导SiCN-Y2SiO5环境阻障复合涂层制备方法，其特征在于，步骤(3)中所述的混合粘结剂由质量比为1～4∶1～9的环氧树脂和聚醚砜树脂组成。

7.根据权利要求1所述的一种低热导SiCN-Y2SiO5环境阻障复合涂层制备方法，其特征在于，步骤(4)中电喷过程中控制注射速率为1.5-4.0mL/min，电源电压为5-20kV。

8.根据权利要求1所述的一种低热导SiCN-Y2SiO5环境阻障复合涂层制备方法，其特征在于，步骤(6)进行超音速等离子喷涂时，控制电压为350-500V，电流为100-200A，氩气流量为80-120L/min，氢气流量为8-20L/min，送粉器流量为2-10g/min，喷枪移动的速率为400-

1000mm/s，喷涂距离为8-15mm，带有Si/mullite涂层的C/SiC复合材料试样预热温度为300-

800℃，喷涂次数为20-50次，喷涂结束后自然冷却到室温，得到SiCN-Y2SiO5环境阻障复合外涂层。

说明书

一种低热导SiCN-Y2SiO5环境阻障复合涂层制备方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种聚合物前驱体陶瓷外涂层的制备方法，尤其是涉及一种低热导SiCN-Y2SiO5环境阻障复合涂层制备方法。

背景技术

[0002] 碳纤维增强碳化硅陶瓷基复合材料(C/SiC，CMCs)是一种新型高性能复合材料，20世纪70年代以来，成为结构材料研究领域的新热点。C/SiC复合材料由于其具有以下两方面优势：一方面连续碳纤维引入提高了复合材料的韧性，另一方面保留了SiC陶瓷基体强度高、耐高温等优点，是一种新型高温结构材料和功能材料。已在军用、民用的重要领域得到了越来越广泛的应用，例如作为航空发动机高温部件、高速制动材料、火箭喷管、航天飞机热防护系统、核反应堆第一壁材料等。但是C/SiC复合材料在高温高速燃气环境下，会迅速发生氧化生成 SiO2相，可以使得C/SiC复合材料具有好的耐高温性能，然而SiO2相在高温条件下与水蒸气发生反应，形成气态的Si(OH)4相，造成C/SiC复合材料的失效。这将大大限制了其应用，因此C/SiC复合材料的氧化和水蒸气腐蚀防护问题成为近年来国内外研究的热点之一。同时对其进行高温抗氧化防护对其高温应用具有重要的意义。

[0003] 环境阻障涂层(Environmental barrier coatings,EBCs)被认为是解决SiC基复合材料高温氧化问题和水蒸气腐蚀问题的有效方法。Si涂层由于与C/SiC复合材料的物理、化学相容性好而普遍作为过渡层使用，但是单一的Si涂层(3.4-4.5×10- 6/℃)不能对C/SiC(4.5-5.5×10-6/℃)基体提供有效的保护，最终在高温有氧和水蒸气条件下很快失效。莫来石涂层(Mullite，CTE:5.5×10-6/℃)因其具有较好的高温稳定性，抗氧化性能，低氧渗透率，但是由于热喷涂的莫来石涂层在高温制备过程中，迅速冷却会发生结晶转变而引起体积收缩引起涂层中裂纹产生和涂层的剥落；另外，莫来石涂层在高温燃气冲刷条件下，会引起SiO2的挥发，残余的多孔Al2O3涂层容易层离导致涂层失效。为了解决以上问题，复合EBCs成为当前的研究热点。

[0004] 到目前为止外涂层的制备方法多种多样，主要有以下几种：大气等离子喷涂法 (APS)，化学气相沉积(CVD)，料浆涂覆法(Slurry dip-coating)，溶胶-凝胶法 (Sol-gel)，磁控溅射法，电子束物理气相淀积(EB-PVD)和聚合物先驱体陶瓷涂层法等。采用单独大气等离子喷涂技术制备C/SiC复合材料环境阻障涂层虽然可以调控制备片层状结构，涂层中存在一定的气孔率，但是具体孔的结构、均匀分布和孔径的尺寸难以控制，无法实现涂层热导率及致密性的调控；同时由于热应力的存在，导致涂层中出现垂直裂纹，这样将会对涂层后期性能不利。采用化学气相沉积制备的涂层需要在900-1200℃的高温条件下进行，且沉积效率低，成本高，涂层中组成难以控制，尾气难以回收处理。采用溶胶-凝胶法制备的外涂层表面容易开裂并且涂层厚度不足及需要后期高温热处理的缺点。而采用料浆涂覆法制备涂层仍然存要多次反复旋涂且不能一次制备完成，需要后期热处理的弊端。同样磁控溅射法和电子束物理气相沉积法虽然已经制备出环境阻障涂层，但是该工艺沉积效率低，需要前期靶材的制备，对设备要求较高且难以控制，所制备的高温环境阻障性能尚需要进一步的提高。还有采用聚合物先驱体陶瓷法制备涂层方法，此种方法直接制备涂层将会产生涂层体积收缩并且同时涂层的沉积效率低且致密性较差。

发明内容

[0005] 本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种不仅制备效率高，而且界面结合好、制备周期短的低热导SiCN-Y2SiO5环境阻障复合涂层制备方法，在静电纺丝技术辅助条件下，可以获得不同成分且多孔中空结构的微球，可以有效用于超音速等离子喷涂制备均匀可控多孔结构的涂层。此涂层具有较好的界面结合性能和低热导的特性，可以有效获得均匀多相的SiCN-Y2SiO5复合环境阻障涂层，不需要后期热处理。

[0006] 本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

[0007] 一种低热导SiCN-Y2SiO5环境阻障复合涂层制备方法，采用以下步骤：

[0008] (1)以无水乙醇为球磨介质，采用行星球磨Y2SiO5粉体，干燥后研磨得到陶瓷骨料粉Y2SiO5，采用加入过氧化二异丙苯交联后的聚硅氮烷在管式炉中，氩气气氛保护下热解得到SiCN陶瓷粉末；

[0009] (2)将陶瓷骨料粉Y2SiO5和SiCN按照质量比为4～9∶1～6均匀研磨混合后分别分散于异丙醇溶剂中，采用磁力搅拌5-20min，再向其中加入0.2-10wt％聚乙烯醇作为分散剂，继续磁力搅拌5-20min，然后采用细胞超声粉碎机超声震荡 10-40min得到均匀的悬浮液；

[0010] (3)向悬浮液中加入环氧树脂和聚醚砜树脂组成的混合粘结剂，然后控制搅拌转速为200-600r/min，机械搅拌6-24h，同时采用30-70℃恒温油浴加热，确保粘结剂在悬浮液中充分溶解混合；

[0011] (4)将混合得到的料浆放入真空干燥器中抽真空排除料浆中的空气，然后转入注射器中，再把注射器装入精密注射泵上，并连接注射器与喷嘴；分别将喷嘴和盛去离子水的接收容器连接电源的正极和负极，同时打开电源和注射泵进行电喷制备，结束后将得到的多孔微球前驱体静置，过滤后自然晾干；

[0012] (5)将得到的多孔微球前驱体放入1000-1250℃高温箱式炉中烧结保温1-4h，控制升温速率和降温速率均为2-6℃/min，再过筛得到30-125μm的多孔复合陶瓷微球；

[0013] (6)将得到的多孔复合陶瓷微球在带有Si/mullite涂层的C/SiC复合材料试样表面采用超音速等离子喷涂制备得到SiCN-Y2SiO5环境阻障复合外涂层。

[0014] 步骤(1)中陶瓷骨料粉Y2SiO5的粒径为0.5-1μm，SiCN陶瓷粉末的粒径为 20-120nm，管式炉的温度控制在1000-1400℃，热解1-5h，升温速率和降温速率均为2-8℃/min。

[0015] 步骤(2)中所述的悬浮液中陶瓷骨料粉Y2SiO5与异丙醇的质量比为 1～8∶2～10。

[0016] 步骤(3)中所述的混合粘结剂在悬浮液中的浓度为5-12wt％，该种混合粘结剂由质量比为1～4∶1～9的环氧树脂和聚醚砜树脂组成。

[0017] 步骤(4)中电喷涂过程中控制注射速率为1.5-4.0mL/min，电源电压为5-20kV。

[0018] 本发明为了获得具有多孔和中空结构的低热导率的陶瓷微球，进而后期制备均匀多孔的低热导SiCN-Y2SiO5环境阻障复合外涂层；并且选用了静电纺丝技术制备多孔和中空微球，以上工艺条件是通过大量实验，结合静电纺丝技术制备中空陶瓷微球的原理总结分析的数据结果。如果不在上述工艺条件下，无法获得本申请的有益效果，其原因如下：一方面，陶瓷粉SiCN与Y2SiO5只有具有以上合适的配比，保证涂层具有优异的抗氧化和抗水蒸气腐蚀的性能，同时两种陶瓷粉颗粒粒径不同，微纳米复合粉体的烧结工艺调控，对多孔中空陶瓷粉的结构有利；另一方面，只有在以上工艺条件下，陶瓷粉可以均匀的悬浮于溶剂中，粘结剂可以充分调制料浆的粘度和悬浮效果，以上的料浆喷射工艺参数有利于获得本发明要求的陶瓷微球的粒径范围，从而有效制备所需的复合涂层。

[0019] 步骤(6)进行超音速等离子喷涂时，控制电压为350-500V，电流为100-200 A，氩气流量为80-120L/min，氢气流量为8-20L/min，送粉器流量为2-10g/min，喷枪移动的速率为400-1000mm/s，喷涂距离为8-15mm，基体预热温度为 300-800℃，喷涂次数为20-50次，喷涂结束后自然冷却到室温，得到SiCN-Y2SiO5环境阻障复合外涂层。本发明为了获得多孔低热导且界面结合较好的涂层，同时涂层沉积效率高的制备方法，选用了以上超音速等离子喷涂技术；以上工艺参数都是通过大量实验，分析总结而得到的。如果不在上述工艺条件下，多孔陶瓷微球的熔融不好，陶瓷微球的流速不合适，有可能制备出疏松，烧结不好且界面结合较差的涂层；反之，喷涂火焰熔融温度过高，陶瓷微球流速过快，使得多孔微球的微孔和介孔无法保留，涂层较为致密，同时沉积过程基板温度过高也会降低涂层界面结合和产生热应力导致涂层中存在缺陷。

[0020] 静电纺丝技术装置是由基座、喷射口、高压电源和接收容器组成。在喷射头与接收容器之间施加一个高压电场，电压通常从1kV到20kV。需要纺丝的材料首先被溶解于或者悬浮于适当的溶剂中，适当加入悬浮剂和成形剂搅拌均匀，加入到带有不同尺寸喷射口的容器中。在喷射口和接收容器之间施加的电场力与液体表面张力的作用方向相反，就会在半球形状的液滴表面产生一个向外的力。当电场逐渐增强时，溶液中的同性电荷被迫聚集在液滴表面，液滴表面电荷所产生的电场使喷射口的液滴由半球形逐渐变为锥形(Taylor锥)。当电场足够大时，射流就从液滴表面喷出。一般来说，溶液的导电性越强，越容易形成喷射。喷射流随后被电场力加速并拉长，溶液的粘度和注射速率不同，所形成的液滴大小不同，进而落入接受容器中发生相转化的颗粒大小不同，最终获得不同尺寸的微球颗粒或者不同尺寸的纤维。然后将所固化得到的微球颗粒，通过过滤，自然晾干，热处理等过程，即可得到不同颗粒尺寸，多孔的陶瓷微球。此种微球具有多孔中空结构，通过后期工艺的调控可以得到包含微孔和介孔的陶瓷微球，可以有效降低陶瓷粉末的热导率。此种粉末具有特殊的多孔结构，这对于制备低热导和不同组成结构的环境阻障涂层具有重要的意义。在静电纺丝技术辅助条件下，可以获得不同成分的微球粉末，进而采用等离子喷涂技术制备多组分复合环境阻障涂层。本发明利用以上制备技术合成 Y2SiO5/SiCN中空微球，结合大气等离子喷涂实现了在可控条件下获得均匀的、低热导，具有显微结构的、抗氧化的SiCN-Y2SiO5复合环境阻障涂层。此外，静电纺丝技术还具有操作简单方便、成本低、易控制等特点。

[0021] 与现有技术相比，本发明具有以下优点：

[0022] (1)采用静电纺丝技术辅助超音速等离子喷涂方法制备SiCN-Y2SiO5环境阻障复合外涂层厚度均一、表面无裂纹且呈现均匀分布的微孔和介孔结构。首先为了获得低热导且抗氧化和抗水蒸气性能优异的SiCN-Y2SiO5环境阻障复合外涂层，采用静电纺丝技术容易制备多孔且中空的陶瓷微球，同时可以对微球粉末成分进行调控，且微球的流动性较好便于后期喷涂使用；可以通过控制微球的烧结，进而控制为微球的结构和性能。另外，超音速等离子喷涂可以高效制备陶瓷涂层，并且涂层的力学性能和界面结合性能都很好，并且在控制喷涂工艺，可以有效保留原始多孔微球的微孔和介孔结构，从而更容易获得厚度均匀的低热导环境阻障外涂层，此方法也适合应用于工业生产。

[0023] (2)制备得到的SiCN-Y2SiO5环境阻障复合外涂层结晶性良好、涂层强度高且界面结合较好，多孔结构有效降低了涂层的热导率同时可以阻止裂纹的形成，具有较好的抗热震性能和抗水蒸气氧化性能。

[0024] (3)制备得到的SiCN-Y2SiO5环境阻障复合外涂层成分和微观结构易调控，原料易得，效率高，适合工业生产。

[0025] (4)制备得到的环境阻障复合涂层具有优良的抗氧化和抗水蒸气腐蚀性能，能在1400℃的水蒸气-氧气(50％H2O-50％O2)环境下对C/SiC复合材料有效保护 200h，氧化失重小于2％。

附图说明

[0026] 图1为制备的SiCN-Y2SiO5中空陶瓷微球的SEM照片；

[0027] 图2为SiCN-Y2SiO5环境阻障复合外涂层断面的SEM照片；

[0028] 图3为SiCN-Y2SiO5环境阻障复合外涂层热导率与温度的关系曲线。

具体实施方式

[0029] 下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

[0030] 实施例1：

[0031] 一种低热导SiCN-Y2SiO5环境阻障复合涂层制备方法，采用以下步骤：

[0032] (1)取采用固相烧结法(Ziqi Sun,Meishuan Li,Yanchun Zhou.Thermal properties of single-phase Y2SiO5[J].Journal of the European Ceramic Society.29 (2009)551-557.)合成的Y2SiO5粉体，以无水乙醇为球磨介质，采用行星球磨48h，干燥后采用玛瑙研钵研磨待用(0.5-1μm)；采用经过加入20Wt％过氧化二异丙苯 (DCP)交联后的聚硅氮烷(西北工业大学制备的，PSN)通过1200℃高温管式炉，氩气气氛保护下热解2h，控制升温速率和降温速率均为5℃/min，即可得到SiCN 陶瓷粉末(60nm)；

[0033] (2)将以上陶瓷骨料粉Y2SiO5和SiCN按照质量比为(6∶4)均匀研磨混合后分别分散于异丙醇溶剂中，采用磁力搅拌15min，再向其中加入5.0Wt％聚乙烯醇(PVA)作为分散剂，继续磁力搅拌15min，然后采用细胞超声粉碎机超声震荡20min得到均匀的悬浮液A，控制悬浮液A中陶瓷骨料与异丙醇的质量比为 (3∶5)；

[0034] (3)将悬浮液A转入到锥形瓶中，同时加入10Wt％混合粘结剂环氧树脂和聚醚砜树脂，控制其质量比为(1∶1)，然后此锥形瓶安装到铁架台上，采用机械搅拌12h，调节搅拌转速为400r/min，同时采用50℃恒温油浴加热，确保粘结剂在悬浮液中充分溶解混合；

[0035] (4)将上述配置好的料浆，放入真空干燥器中抽真空排除料浆中的空气，然后转入100mL注射器中，再把注射器装入精密注射泵上，并连接注射器与喷嘴；分别将喷嘴和盛去离子水的接收容器连接电源的正极和负极，同时打开电源和注射泵进行电喷制备，控制注射速率为2.5mL/min，电源电压为15kV。电喷制备结束后，将制备的多孔微球前驱体静置，过滤后自然晾干；

[0036] (5)将以上多孔微球前驱体放入1200℃高温箱式炉中烧结保温2h，控制升温速率和降温速率均为5℃/min，即可得到不同孔径结构的多孔复合陶瓷微球，然后过筛得到50-75μm的喷涂粉末。

[0037] (6)取出步骤(5)中的多孔喷涂粉末，在带有Si/mullite涂层的C/SiC复合材料试样表面采用超音速等离子喷涂制备多孔，低热导和抗氧化SiCN-Y2SiO5环境阻障复合外涂层，控制电压为400V，电流为140A，氩气流量为100L/min，氢气流量为10L/min，送粉器流量为5g/min，喷枪移动的速率为800mm/s，喷涂距离为9mm，基体预热温度为600℃，喷涂次数为30次，喷涂结束后自然冷却到室温，即可得到C/SiC复合材料SiCN-Y2SiO5环境阻障复合外涂层。

[0038] 由图1可看出本发明实施例1所制备SiCN-Y2SiO5中空陶瓷微球呈现多孔且中空结构，结构均匀且尺寸分布范围窄，约为50-75μm。所制备的SiCN-Y2SiO5环境阻障复合外涂层厚度均一且存在均匀分布的微孔和介孔，涂层厚度大约为150 μm，见图2。图3为SiCN-Y2SiO5环境阻障复合外涂层热导率与温度的关系曲线，从图中可以看出，实施例1所制备的SiCN-Y2SiO5环境阻障复合外涂层具有较低的热导率，复合外涂层热导率在473-1173K温度范围内，热导率在1.4-2.2W/(m K) 内变化，当温度为873K时，其热导率为1.4W/(m K)。

[0039] 实施例2：

[0040] 一种低热导SiCN-Y2SiO5环境阻障复合涂层制备方法，采用以下步骤：

[0041] (1)取采用固相烧结法(Ziqi Sun,Meishuan Li,Yanchun Zhou.Thermal properties of single-phase Y2SiO5[J].Journal of the European Ceramic Society.29 (2009)551-557.)合成的Y2SiO5粉体，以无水乙醇为球磨介质，采用行星球磨48h，干燥后采用玛瑙研钵研磨待用(0.5-1μm)；采用经过加入20Wt％过氧化二异丙苯 (DCP)交联后的聚硅氮烷(西北工业大学制备的，PSN)通过1100℃高温管式炉，氩气气氛保护下热解3h，控制升温速率和降温速率均为4℃/min，即可得到SiCN 陶瓷粉末(80nm)；

[0042] (2)将以上陶瓷骨料粉Y2SiO5和SiCN按照质量比为(5∶5)均匀研磨混合后分别分散于异丙醇溶剂中，采用磁力搅拌5min，再向其中加入0.5Wt％聚乙烯醇(PVA)作为分散剂，继续磁力搅拌5min，然后采用细胞超声粉碎机超声震荡15min得到均匀的悬浮液A，控制悬浮液A中陶瓷骨料与异丙醇的质量比为 (2∶5)；

[0043] (3)将悬浮液A转入到锥形瓶中，同时加入5Wt％混合粘结剂环氧树脂和聚醚砜树脂，控制其质量比为(1∶2)，然后此锥形瓶安装到铁架台上，采用机械搅拌24h，调节搅拌转速为300r/min，同时采用40℃恒温油浴加热，确保粘结剂在悬浮液中充分溶解混合；

[0044] (4)将上述配置好的料浆，放入真空干燥器中抽真空排除料浆中的空气，然后转入100mL注射器中，再把注射器装入精密注射泵上，并连接注射器与喷嘴；分别将喷嘴和盛去离子水的接收容器连接电源的正极和负极，同时打开电源和注射泵进行电喷制备，控制注射速率为3mL/min，电源电压为10kV。电喷制备结束后，将制备的多孔微球前驱体静置，过滤后自然晾干；

[0045] (5)将以上多孔微球前驱体放入1000℃高温箱式炉中烧结保温3h，控制升温速率和降温速率均为5℃/min，即可得到不同孔径结构的多孔复合陶瓷微球，然后过筛得到30-50μm的喷涂粉末。

[0046] (6)取出步骤(5)中的多孔喷涂粉末，在带有Si/mullite涂层的C/SiC复合材料试样表面采用超音速等离子喷涂制备多孔，低热导和抗氧化SiCN-Y2SiO5环境阻障复合外涂层，控制电压为350V，电流为120A，氩气流量为90L/min，氢气流量为12L/min，送粉器流量为6g/min，喷枪移动的速率为600mm/s，喷涂距离为8mm，基体预热温度为500℃，喷涂次数为25次，喷涂结束后自然冷却到室温，即可得到C/SiC复合材料SiCN-Y2SiO5环境阻障复合外涂层。

[0047] 实施例3：

[0048] 一种低热导SiCN-Y2SiO5环境阻障复合涂层制备方法，采用以下步骤：

[0049] (1)取采用固相烧结法(Ziqi Sun,Meishuan Li,Yanchun Zhou.Thermal properties of single-phase Y2SiO5[J].Journal of the European Ceramic Society.29 (2009)551-557.)合成的Y2SiO5粉体，以无水乙醇为球磨介质，采用行星球磨48h，干燥后采用玛瑙研钵研磨待用(0.5-1μm)；采用经过加入20Wt％过氧化二异丙苯 (DCP)交联后的聚硅氮烷(西北工业大学制备的，PSN)通过1000℃高温管式炉，氩气气氛保护下热解4h，控制升温速率和降温速率均为2℃/min，即可得到SiCN 陶瓷粉末(120nm)；

[0050] (2)将以上陶瓷骨料粉Y2SiO5和SiCN按照质量比为(7∶3)均匀研磨混合后分别分散于异丙醇溶剂中，采用磁力搅拌10min，再向其中加入0.8Wt％聚乙烯醇(PVA)作为分散剂，继续磁力搅拌10min，然后采用细胞超声粉碎机超声震荡25min得到均匀的悬浮液A，控制悬浮液A中陶瓷骨料与异丙醇的质量比为 (4∶7)；

[0051] (3)将悬浮液A转入到锥形瓶中，同时加入5Wt％混合粘结剂环氧树脂和聚醚砜树脂，控制其质量比为(1∶4)，然后此锥形瓶安装到铁架台上，采用机械搅拌18h，调节搅拌转速为380r/min，同时采用45℃恒温油浴加热，确保粘结剂在悬浮液中充分溶解混合；

[0052] (4)将上述配置好的料浆，放入真空干燥器中抽真空排除料浆中的空气，然后转入100mL注射器中，再把注射器装入精密注射泵上，并连接注射器与喷嘴；分别将喷嘴和盛去离子水的接收容器连接电源的正极和负极，同时打开电源和注射泵进行电喷制备，控制注射速率为2.0mL/min，电源电压为20kV。电喷制备结束后，将制备的多孔微球前驱体静置，过滤后自然晾干；

[0053] (5)将以上多孔微球前驱体放入1100℃高温箱式炉中烧结保温2.5h，控制升温速率和降温速率均为5℃/min，即可得到不同孔径结构的多孔复合陶瓷微球，然后过筛得到75-100μm的喷涂粉末。

[0054] (6)取出步骤(5)中的多孔喷涂粉末，在带有Si/mullite涂层的C/SiC复合材料试样表面采用超音速等离子喷涂制备多孔，低热导和抗氧化SiCN-Y2SiO5环境阻障复合外涂层，控制电压为380V，电流为130A，氩气流量为100L/min，氢气流量为10L/min，送粉器流量为8g/min，喷枪移动的速率为700mm/s，喷涂距离为10mm，基体预热温度为550℃，喷涂次数为35次，喷涂结束后自然冷却到室温，即可得到C/SiC复合材料SiCN-Y2SiO5环境阻障复合外涂层。

[0055] 实施例4

[0056] 一种低热导SiCN-Y2SiO5环境阻障复合涂层制备方法，采用以下步骤：

[0057] (1)以无水乙醇为球磨介质，采用行星球磨Y2SiO5粉体，干燥后研磨得到粒径为0.5μm的陶瓷骨料粉Y2SiO5，采用加入过氧化二异丙苯交联后的聚硅氮烷在管式炉中，控制升温速率和降温速率为2℃/min，在氩气气氛保护下于1000℃热解 5h，得到粒径为20nm的SiCN陶瓷粉末；

[0058] (2)将陶瓷骨料粉Y2SiO5和SiCN按照质量比为4∶1均匀研磨混合后分别分散于异丙醇溶剂中，采用磁力搅拌5min，再向其中加入0.2wt％聚乙烯醇作为分散剂，继续磁力搅拌5min，然后采用细胞超声粉碎机超声震荡10min得到均匀的悬浮液，悬浮液中陶瓷骨料粉Y2SiO5与异丙醇的质量比为1∶2；

[0059] (3)向悬浮液中加入环氧树脂和聚醚砜树脂按质量比为1∶1组成的混合粘结剂，混合粘结剂在悬浮液中的浓度为5wt％，然后控制搅拌转速为200r/min，机械搅拌6h，同时采用30℃恒温油浴加热，确保粘结剂在悬浮液中充分溶解混合；

[0060] (4)将混合得到的料浆放入真空干燥器中抽真空排除料浆中的空气，然后转入注射器中，再把注射器装入精密注射泵上，并连接注射器与喷嘴；分别将喷嘴和盛去离子水的接收容器连接电源的正极和负极，同时打开电源和注射泵进行电喷制备，电喷涂过程中控制注射速率为1.5mL/min，电源电压为5kV，结束后将得到的多孔微球前驱体静置，过滤后自然晾干；

[0061] (5)将得到的多孔微球前驱体放入1000℃高温箱式炉中烧结保温4h，控制升温速率和降温速率均为2℃/min，再过筛得到30μm的多孔复合陶瓷微球；

[0062] (6)将得到的多孔复合陶瓷微球在带有Si/mullite涂层的C/SiC复合材料试样表面采用超音速等离子喷涂，控制电压为350V，电流为100A，氩气流量为 80L/min，氢气流量为8L/min，送粉器流量为2g/min，喷枪移动的速率为400mm/s，喷涂距离为8mm，基体预热温度为300℃，喷涂次数为20次，喷涂结束后自然冷却到室温，得到SiCN-Y2SiO5环境阻障复合外涂层。

[0063] 实施例5

[0064] 一种低热导SiCN-Y2SiO5环境阻障复合涂层制备方法，采用以下步骤：

[0065] (1)以无水乙醇为球磨介质，采用行星球磨Y2SiO5粉体，干燥后研磨得到粒径为1μm的陶瓷骨料粉Y2SiO5，采用加入过氧化二异丙苯交联后的聚硅氮烷在管式炉中，控制升温速率和降温速率为8℃/min，在氩气气氛保护下于1400℃热解 1h，得到粒径为120nm的SiCN陶瓷粉末；

[0066] (2)将陶瓷骨料粉Y2SiO5和SiCN按照质量比为9∶6均匀研磨混合后分别分散于异丙醇溶剂中，采用磁力搅拌20min，再向其中加入10wt％聚乙烯醇作为分散剂，继续磁力搅拌20min，然后采用细胞超声粉碎机超声震荡40min得到均匀的悬浮液，悬浮液中陶瓷骨料粉Y2SiO5与异丙醇的质量比为8∶10；

[0067] (3)向悬浮液中加入环氧树脂和聚醚砜树脂按质量比为4∶9组成的混合粘结剂，混合粘结剂在悬浮液中的浓度为12wt％，然后控制搅拌转速为600r/min，机械搅拌24h，同时采用70℃恒温油浴加热，确保粘结剂在悬浮液中充分溶解混合；

[0068] (4)将混合得到的料浆放入真空干燥器中抽真空排除料浆中的空气，然后转入注射器中，再把注射器装入精密注射泵上，并连接注射器与喷嘴；分别将喷嘴和盛去离子水的接收容器连接电源的正极和负极，同时打开电源和注射泵进行电喷制备，电喷涂过程中控制注射速率为4mL/min，电源电压为20kV，结束后将得到的多孔微球前驱体静置，过滤后自然晾干；

[0069] (5)将得到的多孔微球前驱体放入1250℃高温箱式炉中烧结保温1h，控制升温速率和降温速率均为6℃/min，再过筛得到125μm的多孔复合陶瓷微球；

[0070] (6)将得到的多孔复合陶瓷微球在带有Si/mullite涂层的C/SiC复合材料试样表面采用超音速等离子喷涂，控制电压为500V，电流为200A，氩气流量为 120L/min，氢气流量为20L/min，送粉器流量为10g/min，喷枪移动的速率为1000 mm/s，喷涂距离为15mm，基体预热温度为800℃，喷涂次数为50次，喷涂结束后自然冷却到室温，得到SiCN-Y2SiO5环境阻障复合外涂层。