[发明专利]一种Cf

说明书

本发明涉及一种C_f/Ta₄HfC₅‑SiC超高温陶瓷基复合材料及其制备方法，所述C_f/Ta₄HfC₅‑SiC超高温陶瓷基复合材料包括：碳纤维预制体、填充在碳纤维预制体中的SiC基体，以及分布在SiC基体和碳纤维预制体之间的Ta₄HfC₅基体。

技术领域

本发明涉及一种C_f/Ta₄HfC₅-SiC超高温陶瓷基复合材料及其制备方法，属于陶瓷基复合材料技术领域。

背景技术

新型高速飞行器是空天技术的新制高点，受到世界各国的广泛关注。以连续纤维为增强体，超高温陶瓷为基体所制备的超高温陶瓷基复合材料，从根本上克服了陶瓷材料固有的脆性，同时具有轻质、耐超高温、非脆性断裂、抗氧化烧蚀、可设计性强等优点，成为高速飞行器热防护及新一代超燃冲压发动机防热部件的首选材料。但现有掺杂(例如，ZrC、HfC、ZrB₂等)，所得复合材料的力学性能和抗氧化烧蚀性能提升有限。

发明内容

为此，本发明的目的在于提供一种具有优异力学性能和抗氧化烧蚀的C_f/Ta₄HfC₅-SiC 超高温陶瓷基复合材料及其制备方法。

一方面，本发明提供了一种C_f/Ta₄HfC₅-SiC超高温陶瓷基复合材料，包括：碳纤维预制体、填充在碳纤维预制体中的SiC基体，以及分布在SiC基体和碳纤维预制体之间的Ta₄HfC₅基体。

在本公开中，Ta₄HfC₅是目前已知熔点最高的陶瓷材料，将其作为超高温陶瓷基体制备复合材料，可以提升超高温陶瓷基复合材料和热结构的耐温极限。

较佳的，所述C_f/Ta₄HfC₅-SiC超高温陶瓷基复合材料中Ta₄HfC₅基体的含量为50～70wt％，优选为50～66wt％。

较佳的，所述C_f/Ta₄HfC₅-SiC超高温陶瓷基复合材料中碳纤维预制体的体积分数为30～50vol％(优选45～50vol％)。所述碳纤维预制体中碳纤维表面还包括界面层，选自PyC 层、SiC层、Py/SiC复合界面层中的至少一种。

较佳的，在室温条件下，所述C_f/Ta₄HfC₅-SiC超高温陶瓷基复合材料的弯曲强度≥300MPa，拉伸强度≥150MPa，断裂韧性≥10MPa·m^1/2。

较佳的，在4MW/m²热流密度空气等离子烧蚀条件下，所述C_f/Ta₄HfC₅-SiC超高温陶瓷基复合材料的质量烧蚀率≤1mg/s，线烧蚀率≤1μm/s。

另一方面，本发明还提供了一种上述C_f/Ta₄HfC₅-SiC超高温陶瓷基复合材料的制备方法，采用前驱体浸渍裂解方法依次向碳纤维预制体中引入Ta₄HfC₅基体和SiC陶瓷基体，得到所述C_f/Ta₄HfC₅-SiC超高温陶瓷基复合材料。