一种抗烧蚀复合膜层及其制备方法和应用

1.本发明涉及复合材料技术领域，尤其涉及一种抗烧蚀复合膜层及其制备方法和应用。


背景技术：

2.航天器在升空时刻，表面温度达到2000℃，热防护是一个难题。氧气通过缺陷通道破坏防护层，会使得防护层脱落，加速防护层老化。同时，大多数航天器在低轨运行，包括航天飞机和空间站会收到氧离子损伤。ao粒子是由受到太阳紫外线辐射的氧分子离解产生的。当轨道航天器与ao粒子碰撞时，相对速度为7～8km
·
s-1
每ao原子产生4～5ev的碰撞能量。在这些条件下，高能ao粒子与暴露的结构材料发生一系列化学和物理相互作用。
3.在c/c复合材料c/sic复合材料，镍基合金、粉末冶金高温合金材料，sic、刚玉陶瓷材料高温材料上制备抗烧蚀层是提高及烧蚀条件下材料性能的重要方法。通常，可以采用包埋或者低气压等离子体喷涂法制备出抗烧蚀层，以降低氧离子向基底扩散，如tio2、al2o3、y2o3。这些涂层改性在一定程度上降低了氧扩散能力。但是包埋、喷涂法产生一些微孔，可以吸附一些氧原子，并且由于这种微孔缺陷，缺陷正是氧扩散的通道，仍然存在抗烧蚀性能不佳的问题。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本发明的目的在于提供一种抗烧蚀复合膜层及其制备方法和应用。本发明制得的抗烧蚀复合膜层抗烧蚀性能好。
5.为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
6.本发明提供了一种抗烧蚀复合膜层，包括依次层叠的基体层和抗烧蚀层，所述基体层与所述抗烧蚀层接触的一侧表面设有微结构，所述抗烧蚀层的材质为zrb2、zrb2复合sic、zrc或硅酸钇。
7.优选地，所述抗烧蚀层的表面还设置外层封孔涂层，所述抗烧蚀层与外层封孔涂层接触的一侧表面设有微槽，所述外层封孔涂层的材质为sic、zrc或zrb2复合sic。
8.优选地，所述微结构的形状为一维条纹、二维网格或不连续凹坑。
9.优选地，所述一维条纹的深度为30～100μm，相邻两条纹之间的间距为200～300μm。
10.优选地，所述二维条纹形成块状凸台，所述块状凸台的高度为30～100μm，长度和宽度独立地为100～200μm，相邻两块状凸台之间的槽距离为50～150μm。
11.优选地，所述不连续凹坑呈倒锥状，所述不连续凹坑的口部直径为100～150μm，深度为70～150μm。
12.优选地，所述微槽的形状为一维条纹、二维网格或不连续凹坑。
13.本发明还提供了上述技术方案所述的抗烧蚀复合膜层的制备方法，包括以下步骤：
14.在基体层表面依次进行刻蚀和低气压等离子体喷镀，分别形成微结构和抗烧蚀层。
15.优选地，所述低气压等离子体喷镀后还包括依次进行再次刻蚀和化学气相沉积。
16.本发明还提供了上述技术方案所述的抗烧蚀复合膜层或上述技术方案所述制备方法制得的抗烧蚀复合膜层在航天材料中的应用。
17.本发明提供了一种抗烧蚀复合膜层，包括依次层叠的基体层和抗烧蚀层，所述基体层与所述抗烧蚀层接触的一侧表面设有微结构，所述抗烧蚀层的材质为zrb2、zrb2复合sic、zrc或硅酸钇。在基体表面设置微结构使得基体表面积增大3倍以上，从而增加范德华力作用面积，提高结合力，且形成的抗烧蚀层会充满微结构，形成互锁结构(卯榫结构)，进一步增大结合力；微结构在烧蚀时刻释放应力减少微裂纹产生概率，有利于缓解涂层中的热应力，提高了抗烧蚀性能和结合力，使抗烧蚀层不易脱落。sic层也是良好的高温导热层，微结构可以提高导热性能，降低了热应力集中。
18.进一步地，微结构的形状为一维条纹、二维网格或不连续凹坑，具有类似蜂窝状结构，形成大量锚合坑，对于结合力有利，形貌结构进一步增大了结合力；微结构形成的蜂窝状结构，形成大量锚合锥形坑，不连续凹坑的口部直径为100～150μm，深度为70～150μm，坑底可见，锥形坑内可以堆垛3～20个喷涂球，避免来了过少起不到咬合作用，而过多形成疏松现象，这样尺寸比对于结合力有利。微结构使得抗烧蚀层与基体及封填层形成卯榫结构增大结合力，避免了高速氧原子气流冲击造成涂层的脱落。
19.进一步地，所述抗烧蚀层的表面还设置外层封孔涂层，所述抗烧蚀层与外层封孔涂层接触的一侧表面设有微槽，微槽使得抗烧蚀层有定向发射角度，能够减少投射次数，增大了发射率，降低了表面温度，进一步提高抗烧蚀性能。
20.本发明还提供了上述技术方案所述的抗烧蚀复合膜层的制备方法，包括以下步骤：在基体层表面依次进行刻蚀和低气压等离子体喷镀，分别形成微结构和抗烧蚀层。低气压等离子体喷镀(lpps技术)使用球型颗粒原料，增大韧涂性，提高抗烧蚀效果，与大气等离子喷涂(aps技术)相比，lpps技术首先，用于低压等离子喷涂的射流场较长，可以使球型颗粒原料在射流场中加热更充分，其次，喷涂材料在惰性氩气氛中不易烧蚀，因此可以喷涂对烧蚀敏感的超高温陶瓷基复合材料，有利于提高抗外层烧蚀涂层的密度和结合强度。
21.进一步地，化学气相沉积形成的外层封孔涂层结构致密，缺陷少，具有良好力学性能，填补了抗烧蚀层的疏松缺陷，封堵了氧气向内部扩散的通道，进一步提高了提高抗烧蚀性能。
附图说明
22.图1为实施例1中凹坑的表面结构光镜图；
23.图2为对比例1制得的试样烧蚀后的照片；
24.图3为实施例1制得的试样烧蚀后的照片；
25.图4为实施例2中微结构的表面3d结构图；
26.图5为实施例2中微结构的截面结构表征图；
27.图6为实施例3中微结构的截面结构表征图；
28.图7为实施例4中微结构的示意图；
29.图8为对比例4制得的样品的烧蚀曲线；
30.图9为实施例4制得的试样的烧蚀曲线；
31.图10为实施例5中微结构的示意图；
32.图11为实施例6中微结构的表面3d结构图；
33.图12为实施例6中微结构的截面结构表征图。
具体实施方式
34.本发明提供了一种抗烧蚀复合膜层，包括依次层叠的基体层和抗烧蚀层，所述基体层与所述抗烧蚀层接触的一侧表面设有微结构，所述抗烧蚀层的材质为zrb2、zrb2复合sic、zrc或硅酸钇。
35.在本发明中，所述基体层的材质优选为c/c纤维编织材料、c/sic复合材料、镍基合金、sic或刚玉陶瓷材料。
36.在本发明中，所述基体层的厚度优选为0.5～1cm。
37.在本发明中，所述微结构的形状优选为一维条纹、二维网格或不连续凹坑。
38.在本发明中，所述一维条纹的深度优选为30～100μm，更优选为50.25～70μm，最优选为68μm，相邻两条纹之间的间距优选为200～300μm，更优选为260μm。
39.在本发明中，所述二维条纹优选形成块状凸台，所述块状凸台的高度优选为30～100μm，更优选为50μm，长度和宽度独立地优选为100～200μm，相邻两块状凸台之间的槽距离优选为50～150μm。
40.在本发明中，所述不连续凹坑优选呈倒锥状，所述不连续凹坑的口部直径优选为100～150μm，深度优选为70～150μm。
41.在本发明中，所述抗烧蚀层的厚度优选为100～300μm。
42.在本发明中，所述抗烧蚀层的表面优选还设置外层封孔涂层，所述抗烧蚀层与外层封孔涂层接触的一侧表面优选设有微槽，所述外层封孔涂层的材质优选为sic、zrc或zrb2复合sic。
43.在本发明中，所述微槽的形状优选为一维条纹、二维网格或不连续凹坑，所述一维条纹、二维网格和不连续凹坑的参数优选与上述条件一致，在此不再赘述。
44.本发明还提供了上述技术方案所述的抗烧蚀复合膜层的制备方法，包括以下步骤：
45.在基体层表面依次进行刻蚀和低气压等离子体喷镀，分别形成微结构和抗烧蚀层。
46.在本发明中，所述基体层在使用前优选进行表面清洗、乙醇超声清洗和高压氮气流干燥。
47.在本发明中，所述表面清洗的清洗剂优选为nh3·
h2o-h2o
2-h2o的混合液，所述混合液中优选的使用nh3·
h2o、h2o2和h2o的体积比为1:3:4～1:5:7。在本发明中，所述表面清洗的作用是除去表面烧蚀物。
48.本发明对所述乙醇超声清洗和高压氮气流干燥的具体参数没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的方式即可。
49.在本发明中，所述刻蚀优选为激光刻蚀、等离子体刻蚀或电火花加工。
50.在本发明中，所述等离子体刻蚀优选在icp高密度等离子刻蚀机上进行。
51.本发明优选采用cf4、sf6、o2三种刻蚀气体对所述基体层进行等离子体刻蚀，上/下电极的功率优选设定为550/300w，气压优选设定为1pa，混合刻蚀气体的流量优选为60sccm，所述cf4、sf6、o2三种刻蚀气体的流量之比优选为5：1：1。
52.在本发明中，以所述基体层为sic例，所述等离子体刻蚀的反应原理如公式(1)～(3)所示：
53.cf
4-→
cf
x
++cfy‑ (1)
54.sic+cfn→
sif4+c (2)
55.c+o2→
co+co
2 (3)
56.在所述刻蚀的过程之中，o2有双重作用，氧气的增大，可以降低f原子的数量，f原子数量降低，会影响前期si的刻蚀速率，因此，过量的氧气会降低sic刻蚀速率。
57.在本发明中，所述等离子体刻蚀优选采用rie刻蚀机进行。
58.在本发明中，所述激光刻蚀的功率优选为100w，扫描速度优选为300mm/s。
59.在本发明中，所述低气压等离子体喷镀的喷涂电流优选为600～800a，一次气体优选为ar，所述ar的流量值优选为35～45scfh，二次气体优选为he，所述he的流量值优选为10～15scfh，载气优选为ar，所述载气的流量值优选为2～5scfh，腔室压力优选为6000～10000pa，腔室气体优选为ar，喷涂距离优选为150～180mm。
60.在本发明中，所述粉末的材质优选包括zrb2、sic、zrc和硅酸钇中的一种或多种。
61.在本发明中，所述低气压等离子体喷镀后优选还包括依次进行再次刻蚀和化学气相沉积。
62.在本发明中，所述再次刻蚀的条件参数优选与上述技术方案中所述刻蚀的条件相同，在此不再赘述。
63.在本发明中，所述化学气相沉积(cvd)sic时，参数优选如下：以三氯甲基硅烷(mts)为生成气体，采用玻璃转子流量计控制气体流量，沉积过程中各气体流量控制范围为载气h2：200～500ml/min，稀释h2：300～1700ml/min，ar：80～320ml/min，mts：30～150ml/min。
64.在本发明中，所述化学气相沉积(cvd)zrc时，参数优选如下：生成气体为zrcl4和c3h6，载气为h2，稀释气体为ar，采用玻璃转子流量计控制气体流量，沉积过程中各气体流量控制范围为载气h2：200～900ml/min，稀释h2：300～1800ml/min，ar：80～320ml/min，c3h6：30～150ml/min。
65.在本发明中，所述化学气相沉积的温度优选为900～1350℃，升温至所述化学气相沉积的温度的升温速率优选以6～12℃/min。
66.所述化学气相沉积完成后，本发明优选以4～13℃/min的速率降温至600℃后自然冷却。
67.本发明还提供了上述技术方案所述的抗烧蚀复合膜层或上述技术方案所述制备方法制得的抗烧蚀复合膜层在航天材料中的应用。
68.为了进一步说明本发明，下面结合实例对本发明提供的抗烧蚀复合膜层及其制备方法和应用进行详细地描述，但不能将它们理解为对本发明保护范围的限定。
69.实施例1
70.步骤(1)：c/sic复合材料基体0.8cm浸入nh3·
h2o:h2o2:h2o＝1:3:4(体积比)溶液中，除去表面烧蚀物，并在乙醇中超声清洗并采用高压氮气流干燥。
71.步骤(2)：在icp高密度等离子刻蚀机上，采用cf4、sf6、o2三种刻蚀气体对c/sic复合材料进行刻蚀，上/下电极的功率设定为550/300w，气压设定为1pa，混合刻蚀气体的流量设定为60sccm，且cf4、sf6、o2三种刻蚀气体的流量之比为5：1：1，制备出结构如图1所示的微结构，圆孔直径80μm，间距80μm，深度100μm。
72.步骤(3)：采用低压等离子喷涂系统制备了抗烧蚀层120μm，喷涂电流为600a，一次气体为ar，流量值为45scfh，二次气体为he，流量值为15scfh，载气为ar，流量值为5scfh，腔室压力为10000pa，腔室气体为ar，喷涂距离为180mm。
73.对比例1
74.与实施例1相同，区别仅在于不刻蚀微结构。
75.将实施例1制得的抗烧蚀复合膜层试样和对比例1制得的试样用shijin wdw-50材料试验机进行结合力试验，基体层/抗外层烧蚀涂层连接的结合强度由极限抗拉强度(uts)表征，实施例1的涂层结合强度为2.583mpa，对比例1的涂层结合强度为1.705mpa，可知实施例1的结合力为对比例1结合力的1.515倍。
76.考核微结构对涂层烧蚀性能的影响，进行了烧蚀实验。实验参数：氧气与乙炔的流量分别为1700l/h和1800l/h，喷嘴直径为3mm，距离为35mm，角度为90度，考核时间600h。
77.图2为对比例1制得的试样烧蚀后的照片，涂层已经有裂纹和脱落现象，图3为实施例1制得的试样烧蚀后的照片，涂层完好，说明微结构在烧蚀时刻释放应力减少微裂纹产生概率，提高了抗烧蚀性能。
78.实施例2
79.步骤(1)：c/c复合材料基体浸入nh3·
h2o:h2o2:h2o＝1:5:7(体积比)溶液中，除去表面烧蚀物，并在乙醇中超声清洗并采用高压氮气流干燥。
80.步骤(2)：微结构制备方式为激光刻蚀，功率为100w，扫描速度为300mm/s，加工间距0.26mm，加工次数5次，对c/c材料基体进行3d扫描如图4所示，分析数据：深度84.26μm，槽宽51μm，图5为实施例2中微结构的截面结构表征图。
81.步骤(3)：采用低压等离子喷涂系统制备了抗烧蚀层zrb2复合sic100μm，喷涂电流为800a，一次气体为ar，流量值为45scfh，二次气体为he，流量值为15scfh，载气为ar，流量值为5scfh，腔室压力为10000pa，腔室气体为ar，喷涂距离为180mm。
82.对比例2
83.与实施例2相同，区别仅在于不刻蚀微结构。
84.将实施例2制得的抗烧蚀复合膜层试样和对比例2制得的试样用shijin wdw-50材料试验机进行结合力试验，基体层/抗外层烧蚀涂层连接的结合强度由极限抗拉强度(uts)表征，实施例2的涂层结合强度为2.301mpa，对比例2的涂层结合强度为1.705mpa，可知实施例2的结合力为对比例2结合力的1.35倍；将实施例2的基体和对比例2的基体进行粗糙度测试，实施例2的基体表面粗糙度为84.26μm，对比例2的基体表面粗糙度为10.83μm。
85.实施例3
86.步骤(1)：c/c复合材料1cm基体浸入nh3·
h2o:h2o2:h2o＝1:5:7(体积比)溶液中，除去表面烧蚀物，并在乙醇中超声清洗并采用高压氮气流干燥。
87.步骤(2)：微结构制备方式为激光刻蚀，功率为100w，扫描速度为300mm/s，加工间距0.26mm，加工次数5次，方块，深度50.25μm，图6为实施例3中微结构的截面结构表征图。
88.步骤(3)：采用低压等离子喷涂系统制备了抗烧蚀层zrc130μm，喷涂电流为800a，一次气体为ar，流量值为45scfh，二次气体为he，流量值为15scfh，载气为ar，流量值为5scfh，腔室压力为10000pa，腔室气体为ar，喷涂距离为180mm。
89.对比例3
90.与实施例3相同，区别仅在于不刻蚀微结构。
91.将实施例3制得的抗烧蚀复合膜层试样和对比例3制得的试样用shijin wdw-50材料试验机进行结合力试验，基体层/抗外层烧蚀涂层连接的结合强度由极限抗拉强度(uts)表征，实施例3的涂层结合强度为2.387mpa，对比例3的涂层结合强度为1.705mpa，可知实施例3的结合力为对比例3结合力的1.4倍。
92.实施例4
93.步骤(1)：c/c基体0.9cm然后浸入nh3·
h2o:h2o2:h2o＝1:4:6(体积比)溶液中，除去表面烧蚀物，并在乙醇中超声清洗并采用高压氮气流干燥。
94.步骤(2)：激光刻蚀平行条纹，间距150μm，条纹深度78μm，上椎口直径70μm。
95.步骤(3)：采用低压等离子喷涂系统制备了抗烧蚀涂层，喷涂电流为600a，一次气体为ar，流量值为45scfh，二次气体为he，流量值为15scfh，载气为ar，流量值为5scfh，腔室压力为10000pa，腔室气体为ar，zrb2粉末进给速度为1.0rpm，喷涂距离为180mm。
96.步骤(4)：在硼化锆表面刻蚀型槽：在icp高密度等离子刻蚀机上，刻蚀气体采用三种cf4、sf6、o2刻蚀气体对zrb2进行刻蚀，三种流量之比为5：1：1刻蚀反应原理如下：
97.cf
4-→
cf
x
++cf
y-；
98.o2+zrb2+cfn→
zrf3+co2+bo2；
99.上/下电极的功率设定为550/300w，气压设定为1pa，混合刻蚀气体的流量设定的范围为60sccm。
100.刻蚀图案如图7所示，表面积采用3d激光显微镜采集数据分析，粗糙度ra为120μm，试样的原始表面积为750mm2，刻蚀之后表面积2400mm2，增大2.2倍。
101.步骤(5)：采用cvd方式制备封填层sic。本底真空小于1
×
10-4
pa；工作气压：2.0kpa，mts：h2＝7:1(体积比)；c3h8在混合气体逐步减少，根据比例不同调节sic，最终生成单一sic。沉积温度为1350℃，以2℃/min的升温速率升至所需沉积温度，以13℃/min的速率降温至550℃后，自然冷却。
102.对比例4
103.与实施例4相同，区别仅在于在c/c基体和硼化锆表面均不刻蚀微结构。
104.将实施例4制得的抗烧蚀复合膜层试样和对比例4制得的试样用shijin wdw-50材料试验机进行结合力试验，基体层/抗外层烧蚀涂层连接的结合强度由极限抗拉强度(uts)表征，实施例4的涂层结合强度为2.336mpa，对比例4的涂层结合强度为1.705mpa，可知实施例4的结合力为对比例4结合力的1.37倍。
105.考核微结构对涂层烧蚀性能的影响，进行了烧蚀实验。实验参数：氧气与乙炔的流量分别为1700l/h和1800l/h，喷嘴直径为3mm，距离为35mm，角度为90度，考核时间600h。
106.图8为对比例4制得的样品的烧蚀曲线，可知，烧蚀温度在2000℃，且发生了表面大
量挥发剥离现象，图9为实施例4制得的试样的烧蚀曲线，可知，烧蚀温度在1500℃，温度下降了33％，更好的起到防护作用，提高了抗烧蚀性能。
107.实施例5
108.步骤(1)：c/c基体0.7cm然后浸入nh3·
h2o:h2o2:h2o＝1:4:6(体积比)溶液中，除去表面烧蚀物，并在乙醇中超声清洗并采用高压氮气流干燥。
109.步骤(2)：激光刻蚀平行的阵列条纹，阵列间距120μm，阵列条纹深度80μm。
110.步骤(3)：采用低压等离子喷涂系统制备了抗烧蚀涂层120μm，喷涂电流为600a，一次气体为ar，流量值为45scfh，二次气体为he，流量值为15scfh，载气为ar，流量值为5scfh，腔室压力为10000pa，腔室气体为ar，zrb2粉末进给速度为1.0rpm，喷涂距离为180mm。
111.步骤(4)：在硼化锆表面刻蚀型槽，制备方式为激光刻蚀，功率为100w，扫描速度为300mm/s，加工间距0.26mm，加工次数5次，倒锥口部直径为120μm，间距为150μm，深度84.2μm，刻蚀图案如图10所示。
112.步骤(5)：采用cvd方式制备封填层sic。本底真空小于1
×
10-4
pa；工作气压：2.0kpa，mts：h2＝7:1(体积比)；c3h8在混合气体逐步减少，根据比例不同调节sic，最终生成单一sic。沉积温度为1350℃，以2℃/min的升温速率升至所需沉积温度，以13℃/min的速率降温至550℃后，自然冷却。
113.对比例5
114.与实施例5相同，区别仅在于在c/c基体和硼化锆表面均不刻蚀微结构。
115.将实施例5制得的抗烧蚀复合膜层试样和对比例5制得的试样用shijin wdw-50材料试验机进行结合力试验，基体层/抗外层烧蚀涂层连接的结合强度由极限抗拉强度(uts)表征，实施例5的涂层结合强度为2.404mpa，对比例5的涂层结合强度为1.705mpa，可知实施例5的结合力为对比例5结合力的1.41倍。
116.实施例6
117.步骤(1)：c/c基体0.85cm然后浸入nh3·
h2o:h2o2:h2o＝1:4:6(体积比)溶液中，除去表面烧蚀物，并在乙醇中超声清洗并采用高压氮气流干燥。
118.步骤(2)：激光刻蚀平行阵列条纹，阵列间距100μm，阵列条纹深度68μm。
119.步骤(3)：采用低压等离子喷涂系统制备了抗烧蚀涂层，喷涂电流为600a，一次气体为ar，流量值为45scfh，二次气体为he，流量值为15scfh，载气为ar，流量值为5scfh，腔室压力为10000pa，腔室气体为ar，zrb2粉末进给速度为1.0rpm，喷涂距离为180mm。
120.步骤(4)：在硼化锆表面刻蚀型槽，制备方式为激光刻蚀，功率为100w，扫描速度为300mm/s，加工间距0.26mm，加工次数5次，方块深度50μm，图11为微结构的表面3d结构图，图12为微结构的截面结构表征图。
121.步骤(5)：采用cvd方式制备封填层sic。本底真空小于1
×
10-4
pa；工作气压：2.0kpa，mts：h2＝7:1(体积比)；c3h8在混合气体逐步减少，根据比例不同调节sic，最终生成单一sic。沉积温度为1250℃，以5℃/min的升温速率升至所需沉积温度，以13℃/min的速率降温至550℃后，自然冷却。
122.对比例6
123.与实施例6相同，区别仅在于在c/c基体和硼化锆表面均不刻蚀微结构。
124.将实施例6制得的抗烧蚀复合膜层试样和对比例6制得的试样用shijin wdw-50材
料试验机进行结合力试验，基体层/抗外层烧蚀涂层连接的结合强度由极限抗拉强度(uts)表征，实施例6的涂层结合强度为2.438mpa，对比例6的涂层结合强度为1.705mpa，可知实施例6的结合力为对比例6结合力的1.43倍。
125.以上所述仅是本发明的优选实施方式，并非对本发明作任何形式上的限制。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

技术特征：
1.一种抗烧蚀复合膜层，其特征在于，包括依次层叠的基体层和抗烧蚀层，所述基体层与所述抗烧蚀层接触的一侧表面设有微结构，所述抗烧蚀层的材质为zrb2、zrb2复合sic、zrc或硅酸钇。2.根据权利要求1所述的抗烧蚀复合膜层，其特征在于，所述抗烧蚀层的表面还设置外层封孔涂层，所述抗烧蚀层与外层封孔涂层接触的一侧表面设有微槽，所述外层封孔涂层的材质为sic、zrc或zrb2复合sic。3.根据权利要求1或2所述的抗烧蚀复合膜层，其特征在于，所述微结构的形状为一维条纹、二维网格或不连续凹坑。4.根据权利要求3所述的抗烧蚀复合膜层，其特征在于，所述一维条纹的深度为30～100μm，相邻两条纹之间的间距为200～300μm。5.根据权利要求3所述的抗烧蚀复合膜层，其特征在于，所述二维条纹形成块状凸台，所述块状凸台的高度为30～100μm，长度和宽度独立地为100～200μm，相邻两块状凸台之间的槽距离为50～150μm。6.根据权利要求3所述的抗烧蚀复合膜层，其特征在于，所述不连续凹坑呈倒锥状，所述不连续凹坑的口部直径为100～150μm，深度为70～150μm。7.根据权利要求2所述的抗烧蚀复合膜层，其特征在于，所述微槽的形状为一维条纹、二维网格或不连续凹坑。8.根据权利要求1～7任一项所述的抗烧蚀复合膜层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：在基体层表面依次进行刻蚀和低气压等离子体喷镀，分别形成微结构和抗烧蚀层。9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述低气压等离子体喷镀后还包括依次进行再次刻蚀和化学气相沉积。10.权利要求1～7任一项所述的抗烧蚀复合膜层或权利要求8或9所述制备方法制得的抗烧蚀复合膜层在航天材料中的应用。

技术总结
本发明提供了一种抗烧蚀复合膜层及其制备方法和应用，属于复合材料技术领域。本发明提供了一种抗烧蚀复合膜层，包括依次层叠的基体层和抗烧蚀层，所述基体层与所述抗烧蚀层接触的一侧表面设有微结构，所述抗烧蚀层的材质为ZrB2、ZrB2复合SiC、ZrC或硅酸钇。在基体表面设置微结构使得基体表面积增大3倍以上，从而增加范德华力作用面积，提高结合力，且形成的抗烧蚀层会充满微结构，形成互锁结构(卯榫结构)，进一步增大结合力；微结构在烧蚀时刻释放应力减少微裂纹产生概率，有利于缓解涂层中的热应力，提高了抗烧蚀性能和结合力，使抗烧蚀层不易脱落。SiC层是良好的高温导热层，微结构可以提高导热性能，降低热应力集中。降低热应力集中。降低热应力集中。


技术研发人员：柳彦博 高志廷 马壮 高丽红 王瑞强 王一帆
受保护的技术使用者：北京理工大学
技术研发日：2023.04.17
技术公布日：2023/7/20