[发明专利]一种SiC/ZrC层状块体复合材料及其制备方法

权利要求书

1.一种SiC/ZrC层状块体复合材料的制备方法，其特征在于，包括下述步骤：

S100，将碳膜浸入硝酸溶液中超声振荡后冲洗干净，然后烘干，得到预处理的碳膜；

S200，通过熔盐反应将预处理的碳膜转变为SiC膜；

S300，通过熔盐反应将预处理的碳膜转变为ZrC膜；

S400，将SiC膜与ZrC膜按一定顺序逐层堆叠进石墨模具内，并预压成型；

S500，将装有预压成型试样的石墨模具放入放电等离子烧结装置中，首先抽真空至0.1Pa以下，随后利用脉冲电流对预压成型试样进行60s的激发活化，并在烧结温度为1800～2000℃、轴向压力为40～60MPa的条件下，进行快速烧结并保温5min，随炉冷却后获得SiC/ZrC层状块体复合材料。

2.如权利要求1所述的SiC/ZrC层状块体复合材料的制备方法，其特征在于，所述碳膜为石墨膜或石墨纸。

3.如权利要求1或2所述的SiC/ZrC层状块体复合材料的制备方法，其特征在于，所述碳膜的厚度为10～30微米。

4.如权利要求1所述的SiC/ZrC层状块体复合材料的制备方法，其特征在于，S200具体包括以下步骤：

S201，按碳膜：Si粉＝1：(5～10)的摩尔比取Si粉；

S202，按氯化钠：氟化钠＝4：1的质量比，取氯化钠和氟化钠然后将其混合均匀得混合粉；

S203，按质量比为1：10，将Si粉和混合粉研磨并混合均匀，得到反应粉；

S204，将碳膜埋入反应粉内，然后一起放入坩埚中；

S205，将坩埚放入真空气氛炉中，在流动氩气保护下于1250～1450℃进行熔盐反应；反应完成后随炉冷却至室温，并用热水煮掉盐，烘干后得到SiC膜。

5.如权利要求4所述的SiC/ZrC层状块体复合材料的制备方法，其特征在于，S201中，所述Si粉的粒径≤10微米；S205中，所述熔盐反应时间为12～18小时。

6.如权利要求1所述的SiC/ZrC层状块体复合材料的制备方法，其特征在于，S300具体包括以下步骤：

S301，按碳膜：Zr粉＝1：(5～10)的摩尔比取Zr粉；

S302，按氯化钠：氟化钠＝10：1的质量比，取氯化钠和氟化钠然后将其混合均匀得到混合粉；

S303，按质量比为1：10，将Zr粉和混合粉研磨并混合均匀，得到反应粉；

S304，将碳膜埋入反应粉内，然后一起放入坩埚中；

S305，将坩埚放入真空气氛炉中，在流动氩气保护下于1000～1300℃进行熔盐反应；反应完成后随炉冷却至室温，并用热水煮掉盐，烘干后得到ZrC膜。

7.如权利要求1所述的SiC/ZrC层状块体复合材料的制备方法，其特征在于，S301中，所述Zr粉的粒径≤10微米；S305中，所述熔盐反应时间为12～18小时。

8.如权利要求1所述的SiC/ZrC层状块体复合材料的制备方法，其特征在于，S400中，首先将单一SiC膜与ZrC膜裁剪成直径相同的圆片，并按照“m个SiC膜圆片—n个ZrC膜圆片—m个SiC膜圆片—n个ZrC膜圆片……”的顺序逐层交替堆叠，所述的m和n均≥1，其中，单一SiC和ZrC膜的厚度为10～30微米。

9.如权利要求1所述的SiC/ZrC层状块体复合材料的制备方法，其特征在于，S500中，所述快速烧结包括两个阶段，第一阶段由室温以150～250℃/min的升温速率升温至1000℃，第二阶段从1000℃以100～140℃/min的升温速率升温至最终烧结温度。

10.一种如权利要求1所述的制备方法制备的SiC/ZrC层状块体复合材料，其特征在于，SiC和ZrC在复合材料中逐层交替分布，并呈完美取向排列。