[发明专利]热防护用SiC-Cu复相发汗冷却材料及其制备方法

权利要求书

1.一种热防护用SiC-Cu复相发汗冷却材料，其特征在于，按体积分数计，由50～75％的SiC陶瓷相和25～50％的Cu金属相组成块体，其中SiC陶瓷相为多孔结构，其多孔在三维空间中相互连通，Cu金属相附着在这些多孔的表面。

2.一种热防护用SiC-Cu复相发汗冷却材料制备方法，其特征在于，包括下述步骤：

第一步，首先制备重结晶SiC多孔陶瓷，其多孔在三维空间中相互连通；

第二步，通过真空溶胶-凝胶浸渍结合碳化法在重结晶SiC多孔陶瓷的多孔表面涂覆碳化钨层，包括下述子步骤：

(1)首先将重结晶SiC多孔陶瓷放入质量分数为65％的浓硝酸中进行粗化处理，超声振荡后取出，用去离子水冲洗干净；

(2)将粗化后的重结晶SiC多孔陶瓷在WO₃溶胶中浸渍30min后取出，反复浸渍3～6次；

(3)将步骤(2)处理后的重结晶SiC多孔陶瓷进行干燥，然后在700～900℃的CO₂-CO气氛下碳化3h，随炉冷却后取出，得到多孔内表面涂覆碳化钨的重结晶SiC多孔陶瓷；

第三步，用自发熔渗工艺使熔融的Cu渗入重结晶SiC多孔陶瓷的三维连通孔隙中，从而制备出热防护用SiC-Cu复相发汗冷却材料，自发熔渗工艺的步骤如下：

(1)将多孔内表面涂覆碳化钨后的重结晶多孔SiC陶瓷与纯Cu置于耐高温坩埚中，然后一起放入真空炉中；

(2)将真空炉抽真空至0.01Pa以下，随后升温至1300～1500℃，在真空度≤100Pa下，保温3h进行真空熔渗，随炉冷却后获得热防护用SiC-Cu复相发汗冷却材料。

3.如权利要求2所述的热防护用SiC-Cu复相发汗冷却材料制备方法，其特征在于，第一步所述的制备重结晶多孔SiC陶瓷的具体工艺，包括以下步骤：

(1)首先称取适量颗粒尺寸为100微米的SiC粗粉和颗粒尺寸为7微米的SiC细粉，SiC粗粉与细粉的质量分数比为2:1，经球磨混匀后干燥，然后加入占混合物质量百分比为0～30％的萘作为造孔剂，研磨混匀后装入模具中模压成型为长径比为1：3的圆盘块体，然后在70℃干燥，使萘完全挥发，制成SiC生坯；

(2)将步骤(1)中的SiC生坯置于真空石墨电阻炉中，用高纯氩气作为保护气体，升温至2400℃，保温2h，随炉冷却后获得重结晶多孔SiC陶瓷。

4.如权利要求2所述的热防护用SiC-Cu复相发汗冷却材料制备方法，其特征在于，所述第二步步骤(3)的CO₂:CO的体积比为1:20。

5.如权利要求2所述的热防护用SiC-Cu复相发汗冷却材料制备方法，其特征在于，所述第二步步骤(2)中的WO₃溶胶的制备方法为：将80g的钨粉与730ml的质量浓度为30％的双氧水在10℃左右进行反应，待反应完全后过滤掉残余物，得到透明的过氧钨酸溶液，加入乙醇后得到WO₃溶胶，其中过氧钨酸溶液与乙醇的体积比为1:5。

6.如权利要求2所述的热防护用SiC-Cu复相发汗冷却材料制备方法，其特征在于，所述第二步步骤(2)中的浸渍，是在真空条件下进行。