[发明专利]一种Cf

说明书

本发明涉及一种C_f/C‑SiC‑ZrB₂复合材料及其制备方法，该复合材料由以下方法制备得到：1)在碳纤维预制体表面制备热解碳界面层；2)将碳纤维预制体浸入料浆中抽真空排气得到初步致密化的碳纤维复合材料；3)将碳纤维复合材料浸入前驱体溶液中真空压力浸渍得到浸渍固化后的碳纤维复合材料；4)将浸渍固化后的碳纤维复合材料置于高温裂解炉中高温裂解得到高温裂解后的碳纤维复合材料；5)致密化处理得到C_f/C‑SiC‑ZrB₂复合材料。本发明提供的C_f/C‑SiC‑ZrB₂复合材料具有耐超高温、抗氧化、抗烧蚀性能，室温抗弯强度达180‑220MPa，氧乙炔焰1800‑2000℃考核经过600S后接近零烧蚀。

技术领域

本发明涉及一种C_f/C-SiC-ZrB₂复合材料及其制备方法，属于特种陶瓷技术领域。

背景技术

随着高超声速飞行器、导弹的飞行马赫数越来越高，对防热材料性能提出了超高温下长时间抗氧化、烧蚀损失少等要求，尤其是在氧化气氛下长时间承受 1800～2000℃以上的高温而不被烧蚀。

传统防热材料C/SiC复合材料的极限使用温度为1600～1650℃，为了适应新的应用需求，国内外都在积极探索对C/SiC基体材料进行改性提高其性能的方法。通常在基体中引入含硼物质(如B，B₄C，SiB₆，Si-B-C等)进行自愈合改性延长其使用寿命，引入难熔金属碳化物或硼化物提高其使用温度。但目前来说，防热材料的综合性能尤其是热烧蚀性能仍不理想。

另外，现有防热材料主要采用化学气相渗透(CVI)或先驱体浸渍裂解(PIP) 工艺方法制备得到，工艺复杂、周期长、成本高。

本发明提供一种C_f/C-SiC-ZrB₂复合材料及其制备方法，该复合材料综合性能良好，耐超高温、抗氧化、耐烧蚀，并且相对于传统方法可以缩短制备周期2-3个月，成本降低20～35％左右。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中存在的上述不足，提供一种具有耐超高温、抗氧化、抗烧蚀性能的C_f/C-SiC-ZrB₂复合材料及其制备方法。

为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案是：

提供一种C_f/C-SiC-ZrB₂复合材料，其由以下方法制备得到：

1)将碳纤维预制体置于化学气相沉积炉内，在碳纤维预制体表面采用化学气相渗透法(CVI)制备热解碳界面层；

2)将SiC微粉、硅溶胶与分散剂球磨16-20h得到料浆，将步骤1)处理后的碳纤维预制体完全浸入料浆中，在超声振动辅助下抽真空排出碳纤维预制体内部气体，然后滴加氨水调节体系pH值至9-10，干燥后得到密度为1.2-1.5g/cm³的初步致密化的碳纤维复合材料；

3)真空压力浸渍：将步骤2)所得初步致密化的碳纤维复合材料完全浸入前驱体溶液中，抽真空排出碳纤维复合材料中的气体，再采用高压浸渍的方式使前驱体溶液浸入初步致密化的碳纤维复合材料中，最后经真空加热得到浸渍固化后的碳纤维复合材料；

4)高温裂解：将步骤3)所得浸渍固化后的碳纤维复合材料置于高温裂解炉中，在惰性气氛保护下快速升温至1400±10℃保温1-1.5h进行高温裂解，得到高温裂解后的碳纤维复合材料；