[发明专利]C/ZrC-SiC-Cu复合材料及其制备方法

权利要求书

1.一种C/ZrC-SiC-Cu复合材料，其特征在于：所述复合材料是以碳纤维为补强增韧相，ZrC和SiC为基体，Cu为发汗剂，碳纤维的体积分数为20.3%～45.6%，ZrC基体的体积分数为8.7%～44.7%，SiC的体积分数为7.5%～30.3%，Cu发汗剂的体积分数为4.7%～19.6%，孔隙率为4.7%～5.6%，余为杂质，包括少量残余金属Zr和基体C等。

2.一种C/ZrC-SiC-Cu复合材料的制备方法，包括以下步骤：碳纤维预制件经先驱体浸渍-裂解工艺制备得到C/C-SiC复合材料，再以Zr-Cu二元合金为渗剂，通过金属熔渗反应得到C/ZrC-SiC-Cu复合材料。

3.根据权利要求2所述的一种C/ZrC-SiC-Cu复合材料的制备方法，其特征在于：碳纤维预制件为三维编织结构、二维碳布叠层结构或针刺碳纤维毡体结构。

4.根据权利要求2所述的一种C/ZrC-SiC-Cu复合材料的制备方法，其特征在于：制备过程中间材料C/C-SiC复合材料的孔隙率为19.7%～47.8%。

5.根据权利要求2所述的一种C/ZrC-SiC-Cu复合材料的制备方法，其特征在于：所述先驱体浸渍-裂解工艺过程为：

（1）配制先驱体溶液：将聚碳硅烷、碳源树脂和二甲苯按质量比1：0.5～3：3～8的比例配制成先驱体溶液；

（2）将碳纤维预制件放入浸渍罐，抽真空后加入上述先驱体溶液，浸渍2～10h后取出自然晾干；

（3）将真空浸渍后的碳纤维预制件置于裂解炉中，在真空或惰性气体保护下快速升温至800～1400℃，保温0.5～2h后降温；

（4）将高温裂解后的碳纤维预制件再周期性重复上述真空浸渍-高温裂解过程3～10个周期，制得多孔C/C-SiC复合材料。

6.根据权利要求3或4所述的一种C/ZrC-SiC-Cu复合材料的制备方法，其特征在于：所述先驱体浸渍-裂解工艺过程为：

（1）配制先驱体溶液：将聚碳硅烷、碳源树脂和二甲苯按质量比1：0.5～3：3～8的比例配制成先驱体溶液；

（2）将碳纤维预制件放入浸渍罐，抽真空后加入上述先驱体溶液，浸渍2～10h后取出自然晾干；

（3）将真空浸渍后的碳纤维预制件置于裂解炉中，在真空或惰性气体保护下快速升温至800～1400℃，保温0.5～2h后降温；

（4）将高温裂解后的碳纤维预制件再周期性重复上述真空浸渍-高温裂解过程3～10个周期，制得多孔C/C-SiC复合材料。

7.根据权利要求2-5所述的任意一种C/ZrC-SiC-Cu复合材料的制备方法，其特征在于：以Cu原子含量为30%～80%的Zr-Cu二元合金为渗剂，以C/C-SiC复合材料为基材，将二者以质量比Zr-Cu合金：C/C-SiC复合材料=10：1置于石墨坩埚中，在真空或惰性气体保护下，以5℃/min～10℃/min的升温速率升温至1000℃～1600℃，保温0.5h～5h；随后以20℃/min～30℃/min的升温速率升温至1600℃～2000℃，保温0.5～10h后降温，经机械加工去除材料表面残留金属后得到成品。

8.根据权利要求6所述的一种C/ZrC-SiC-Cu复合材料的制备方法，其特征在于：以Cu原子含量为30%～80%的Zr-Cu二元合金为渗剂，以C/C-SiC复合材料为基材，将二者以质量比Zr-Cu合金：C/C-SiC复合材料=10：1置于石墨坩埚中，在真空或惰性气体保护下，以5℃/min～10℃/min的升温速率升温至1000℃～1600℃，保温0.5h～5h；随后以20℃/min～30℃/min的升温速率升温至1600℃～2000℃，保温0.5～10h后降温，经机械加工去除材料表面残留金属后得到成品。

9.根据权利要求7所述的一种C/ZrC-SiC-Cu复合材料的制备方法，其特征在于：金属熔渗反应在真空环境下，以10℃/min的速率升温至1200℃并保温1h，随后以30℃/min的速率升温至1800℃并保温5h。

10.根据权利要求8所述的一种C/ZrC-SiC-Cu复合材料的制备方法，其特征在于：金属熔渗反应在真空环境下，以10℃/min的速率升温至1200℃并保温1h，随后以30℃/min的速率升温至1800℃并保温5h。