[发明专利]一种耐烧蚀炭/炭‑碳化锆‑铜复合材料及其制备方法

权利要求书

1.一种耐烧蚀炭/炭-碳化锆-铜复合材料；其特征在于，

所述复合材料由炭/炭复合坯体、碳化锆以及铜和/或铜锆合金按质量比，炭/炭复合坯体：碳化锆：铜和/或铜锆合金＝30～45:20～45:50～10组成。

2.根据权利要求1所述的一种耐烧蚀炭/炭-碳化锆-铜复合材料；其特征在于：

所述炭/炭复合坯体由炭纤维和热解炭按质量比，炭纤维：热解炭＝30～60:70～40组成；所述热解炭均匀包覆在炭纤维表面。

3.根据权利要求1所述的一种耐烧蚀炭/炭-碳化锆-铜复合材料；其特征在于：

所述碳化锆部分均匀包覆在热解炭的表面，部分弥散分布于铜和/或铜锆合金中；所述铜和/或铜锆合金均匀包覆在热解炭表面的碳化锆周围；

所述耐烧蚀炭/炭-碳化锆-铜复合材料中，锆元素与铜元素的质量比为30～90:70～10。

4.一种制备如权利要求1-3任意一项所述的耐烧蚀炭/炭-碳化锆-铜复合材料的方法；其特征在于，包括下述步骤：

步骤一

以炭纤维预制体为原料，通过气相沉积热解炭，得到具有连通孔隙的炭/炭复合多孔坯体；

步骤二

将步骤一所得炭/炭复合多孔坯体置于由锆和铜组成的混合粉末中，在真空度小于等于10^-2atm的条件下，于1200～1600℃熔渗处理，得到所述耐烧蚀炭/炭-碳化锆-铜复合材料；所述由锆和铜组成的混合粉末中，锆与铜的质量比为35～85:65～15。

5.根据权利要求4所述的一种制备耐烧蚀炭/炭-碳化锆-铜复合材料的方法，其特征在于：步骤一中所述炭纤维预制体为聚丙烯腈基炭纤维针刺整体毡；所述聚丙烯腈基炭纤维针刺整体毡的密度为0.4～0.6g/cm³。

6.根据权利要求4所述的一种制备耐烧蚀炭/炭-碳化锆-铜复合材料的方法，其特征在于，步骤一中气相沉积热解炭的条件为：

载气 N₂；

碳源气体 C₃H₆；

沉积温度 850～1100℃。

7.根据权利要求6所述的一种制备耐烧蚀炭/炭-碳化锆-铜复合材料的方法，其特征在于：炭纤维预制体经气相沉积后再进行高温热处理；所述高温热处理的条件为：

保护气体Ar；

热处理温度2000～2500℃；

时间1-5小时。

8.根据权利要求4所述的一种制备耐烧蚀炭/炭-碳化锆-铜复合材料的方法，其特征在于，步骤一所得炭/炭复合多孔坯体的孔隙率为20～50％；密度为1.0～1.6g/cm³。

9.根据权利要求4所述的一种制备耐烧蚀炭/炭-碳化锆-铜复合材料的方法，其特征在于，步骤二中，所述由锆和铜组成的混合粉末是由锆粉和铜粉组成；所述锆粉的纯度大于等于99％；所述铜粉的纯度大于等于99％。

10.根据权利要求4所述的一种制备耐烧蚀炭/炭-碳化锆-铜复合材料的方法，其特征在于，步骤二中，将步骤一所得炭/炭复合多孔坯体置于由锆和铜组成的混合粉末中后，以3～6℃/min的升温速率升温至1200～1600℃。