[发明专利]一种低成本耐高温碳陶复合材料及制备方法

权利要求书

1.一种低成本耐高温碳陶复合材料，其特征在于，所述的碳陶复合材料为将先驱体置于多针头注射器中对碳陶复合材料增强体注射增密处理得到，所述的先驱体原料包括正硅酸乙酯、铝粉、无水乙醇、三甲基二氯硅烷和碱性硅溶胶，所述先驱体的合成过程如下：

1)将正硅酸乙酯、无水乙醇和去离子水在室温下混合均匀，制备出含硅、氧源的溶液；

2)在隔绝空气的条件下，将三甲基二氯硅烷缓慢滴加到铝粉中，并缓慢搅拌；

3)在步骤2)的铝粉与甲基二氯硅烷混合物中缓慢滴加碱性硅溶胶，并用氨水调节pH值至9-10.5，在60-95℃下至铝粉形成胶体状，得到胶体状铝粉；

4)将步骤1)的含硅、氧源的溶液与步骤3)的胶体状铝粉进行均匀混合，并搅拌，加去离子水调整粘度至100-800cps，得到先驱体；

步骤1)中，所述正硅酸乙酯、无水乙醇和去离子水的摩尔比为1：0.65-2.5：1.2-2.8；

步骤2)中，所述铝粉与所述三甲基二氯硅烷的摩尔比为1：0.05-0.08，所述的铝粉为80-120目的球形铝粉；

步骤4)中，所述含硅、氧源的溶液与所述胶体状铝粉的质量比为1：0.7～1.5。

2.一种根据权利要求1所述的一种低成本耐高温碳陶复合材料的制备方法，其特征在于，所述的制备方法包括如下步骤：

(a)将商用碳纤维或碳化硅纤维预成型体裁切成规则块体，作为碳陶复合材料增强体；

(b)将先驱体置于多针头注射器中，用于对碳陶复合材料增强体注射增密处理；

(c)将碳陶复合材料增强体对称置于高速旋转的离心筒中，离心筒内壁和离心筒外壁中间通入导热油或蒸汽，离心筒的中心轴镶嵌高速轴承；

(d)将装满先驱体的多针头注射器均匀插到碳陶复合材料增强体表面，多针头注射器和碳陶复合材料增强体对称布置到离心筒四周，并装卡固定；

(e)启动离心筒，并开启离心筒内壁和离心筒外壁中间的导热油或蒸汽的加热功能，多针头注射器中的先驱体在离心力作用下均匀从碳陶复合材料增强体上表面渗入下表面，在离心筒内壁梯度加热作用下，多驱体挥发水分，将固含量留在碳陶复合材料增强体内，形成致密化并干燥处理后的碳陶复合材料生坯基体；

(f)将步骤(e)中得到的碳陶复合材料生坯基体置于气氛保护炉或真空炉中烧结，得到所述的碳陶复合材料。

3.根据权利要求2所述的一种低成本耐高温碳陶复合材料的制备方法，其特征在于，所述的离心筒内壁涂覆有高发射率的发热体，所述离心筒内壁涂覆有炭黑或者石墨涂层；所述离心筒外壁的外部设有保温材质。

4.根据权利要求2所述的一种低成本耐高温碳陶复合材料的制备方法，其特征在于，步骤(e)中，所述离心筒的转速为500-8000rpm，加热温度为90-200℃，离心时间为2-30h。

5.根据权利要求2所述的一种低成本耐高温碳陶复合材料的制备方法，其特征在于，步骤(f)中，烧结温度为1400-1850℃。