[发明专利]一种梯度陶瓷基复合材料及其制备方法

权利要求书

1.一种梯度陶瓷基复合材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：

(1)将ZrC陶瓷粉体和ZrB₂陶瓷粉体混匀作为固体组分，将酚醛树脂和PVB树脂混匀作为液体组分，将所述固体组分和所述液体组分进行混匀，得到陶瓷浆料；

(2)将所述陶瓷浆料均匀涂覆在至少N种具有不同面密度的碳布上，得到至少N种预浸料；

(3)将所述至少N种预浸料进行铺层，然后经固化得到碳纤维预制体；其中，所述碳纤维预制体沿厚度方向的每层预浸料的面密度呈梯度变化，且每种预浸料中包括至少一份预浸料；

(4)对所述碳纤维预制体进行裂解，得到多孔碳/碳中间体；

(5)将所述多孔碳/碳中间体置于硅粉中，利用反应熔渗，得到所述梯度陶瓷基复合材料。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：

所述ZrC陶瓷粉体和所述ZrB₂陶瓷粉体的粒径均为100～2000nm；和/或

所述固体组分中所述ZrC陶瓷粉体和所述ZrB₂陶瓷粉体的摩尔比为1:4～8:1。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：

所述固体组分占所述陶瓷浆料的20～60wt％。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：

所述固体组分占所述陶瓷浆料的30～50wt％。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：

所述ZrC陶瓷粉体和所述ZrB₂陶瓷粉体的粒径均为200～1000nm；和/或

所述固体组分中所述ZrC陶瓷粉体和所述ZrB₂陶瓷粉体的摩尔比为1:1～4:1。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：

所述PVB树脂的分子量为1000～10000g/mol；

所述液体组分中所述PVB树脂的质量分数为20～60％。

7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：

所述液体组分中所述PVB树脂的质量分数为30～50％。

8.根据权利要求1中所述的制备方法，其特征在于：

所述碳布的面密度为200～360g/cm²；和/或

所述预浸料中所述陶瓷浆料的质量分数为40～70％。

9.根据权利要求1中所述的制备方法，其特征在于：

所述碳布的面密度为240～280g/cm²；和/或

所述预浸料由所述陶瓷料浆和所述碳布采用热熔法复合得到。

10.根据权利要求1中所述的制备方法，其特征在于：

所述碳纤维预制体中所述预浸料的层数为3～99。

11.根据权利要求1中所述的制备方法，其特征在于：

所述碳纤维预制体中所述预浸料的层数为7～15。

12.根据权利要求1中所述的制备方法，其特征在于：

所述碳纤维预制体沿厚度方向的每层预浸料的面密度呈先增后减的梯度变化。

13.根据权利要求1中所述的制备方法，其特征在于：

所述碳纤维预制体沿厚度方向为对称结构，所述碳纤维预制体中所述预浸料的层数为2N-1。

14.根据权利要求1中所述的制备方法，其特征在于，在步骤(3)中：

所述固化采用梯度固化，压力为0.1～1MPa；

所述固化包括：在120～150℃下固化1～2h后，再于180～200℃下固化2～5h。