用于生产耐高温涂层和结构的方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN116023170A(43)申请公布日2023.04.28(21)申请号202210907998.8(22)申请日2022.07.29(30)优先权数据17/510,4972021.10.26US(71)申请人波音公司地址美国伊利诺斯州(72)发明人托马斯·卡尔·佐齐斯尼古拉斯·A·科托夫(74)专利代理机构北京康信知识产权代理有限责任公司11240专利代理师李小爽(51)Int.Cl.C04B41/89(2006.01)权利要求书1页说明书8页附图4页(54)发明名称用于生产耐高温涂层和结构的方法(57)摘要本发明涉及用于生产耐高温涂层和结构的方法。具体地，本发明公开了一种用于形成陶瓷基材料的方法，该方法包括：将陶瓷前体组合物沉积在基材的表面上，以形成陶瓷前体组合物的沉积层，陶瓷前体组合物包含纳米颗粒和载体流体，纳米颗粒具有至少一个小于100nm的尺寸和1.5或更大的长宽比；以及在烧结温度下烧结陶瓷前体组合物的沉积层，以形成陶瓷基材料。CN116023170ACN116023170A权利要求书1/1页1.一种用于形成陶瓷基材料的方法，所述方法包括：a.将陶瓷前体组合物沉积402在基材400的表面上，以形成所述陶瓷前体组合物的沉积层，所述陶瓷前体组合物包含纳米颗粒和载体流体，所述纳米颗粒具有至少一个小于100nm的尺寸和1.5或更大的长宽比；以及b.在烧结温度下烧结406所述陶瓷前体组合物的沉积层，以形成陶瓷基材料408。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述纳米颗粒具有至少一个在1nm至100nm范围内的尺寸，优选地，其中所述纳米颗粒是纳米片404。3.根据权利要求1所述的方法，其中所述纳米颗粒包含陶瓷化合物，优选地，其中所述纳米颗粒包含WO3、二氧化铈、二氧化铪、二氧化钛或它们的组合。4.根据权利要求1所述的方法，其中所述纳米颗粒包含在烧结406期间形成陶瓷化合物的化合物。5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中所述纳米颗粒是单晶的。6.根据权利要求5所述的方法，其中所述载体流体是水、有机溶剂或离子液体。7.根据权利要求5所述的方法，其中所述载体流体是无机离子液体。8.根据权利要求5所述的方法，其中所述载体流体是聚合物或其前体，优选地，其中所述聚合物为无机聚合物或其前体。9.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中所述沉积402在低于100℃的温度下进行，优选地，其中所述沉积402在室温或更低的温度下进行。10.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中使用逐层沉积进行所述沉积402，以提供包含所述陶瓷前体组合物的沉积层的沉积多层结构。11.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中所述烧结温度低于在以下条件下所使用的烧结温度：使用的颗粒与所述纳米颗粒的组成相同，但是具有约5μm至约100μm的直径。12.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中所述烧结温度为1000℃或更低。13.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中所述基材400是多孔碳化基材。14.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中所述纳米颗粒包含陶瓷化合物，并且其中使用逐层沉积进行所述沉积402，以提供包含所述陶瓷前体组合物的沉积层的沉积多层结构。15.根据权利要求14所述的方法，还包括经由逐层沉积来沉积包含非陶瓷材料的组合物，以在所述沉积多层结构中形成所述非陶瓷材料的层。2CN116023170A说明书1/8页用于生产耐高温涂层和结构的方法技术领域[0001]本发明涉及耐高温涂层制造领域，特别地涉及利用包含纳米颗粒的陶瓷前体组合物制造陶瓷基材料的方法，以及由此制备的陶瓷基材料。背景技术[0002]陶瓷材料由于其耐高温性和机械强度、在氧化和还原环境中的耐腐蚀性、轻质和低热膨胀系数而广泛用于包括航空航天的运输业中。需要这些特性的飞机和空间交通工具的部件包括发动机部件、制动器、隔热砖(insulatingtiles)、前缘和锥体，甚至还包括舱室内部的元件。将陶瓷与其它材料如碳纤维结合的陶瓷‑基质复合材料也是重要的，因为它们将对高达2910°F(1600℃)的温度的耐受性和断裂韧性相结合，这种结合对于单组分陶瓷而言是相当难以实现的。金属碳化物由于其轻质和多功能特性而特别重要。[0003]然而，将陶瓷复合材料加工成涂层或其它航空部件是具有挑战性的。初始阶段通常涉及化学气相沉积(CVD)、前体热解、反应性熔体渗透、浆料渗透和热压。退火要求在高达5430°F(3000℃)的温度下对前体进行高温处理，以烧结组成颗粒和纤维。本体部件和涂层在该过程中均易于变形，并且组件也可能会经历不期望的相变。发明内容[0004]本发明提供了一种用于形成陶瓷基(陶瓷类，基于陶瓷的，ceramic‑based)材料