[發明專利]一種表層為SiC內層為ZrC的陶瓷基復合材料

有效

• 申請號: 201310412272.8
• 申請日: 2013-09-11
• 公開（公告）號: CN103722824A
• 公開（公告）日: 2014-04-16
• 發明（設計）人: 陳照峰;余盛杰
• 申請（專利權）人: 太倉派歐技術咨詢服務有限公司
• 主分類號: B32B18/00
• 分類號: B32B18/00;C04B35/83;C04B35/565;C04B35/56;C04B35/622
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技術領域

本發明涉及一種陶瓷基復合材料，特別是涉及一種表層為SiC內層為ZrC的陶瓷基復合材料。?

背景技術

C/C復合材料不但具有良好的導電導熱性抗腐蝕性和熱穩定性，而且還具有一系列優異的高溫性能，如耐燒蝕，良好的高溫強度保持率及抗熱震性能等，是一種理想的輕質高溫結構材料C/C復合材料雖然具有良好的高溫耐燒蝕性能，然而極端環境中的應用需求(如高沖質比的固體火箭發動機喉襯材料、導彈鼻錐等)，對C/C復合材料的抗氧化耐燒蝕能力提出了更高的要求。此外，作為新一代飛行器燃燒室、鼻錐和機翼前緣等的理想輕質防熱結構材料，耐燒蝕性能也是決定其可靠性、準確性和可操作性的重要因素。因此，為滿足新一代高性能航空航天產品發展的需要，亟進一步提高C/C復合材料的耐高溫燒蝕和耐沖刷性能。?

近年來，美、俄、法等國家在C/C復合材料中添加TaC，ZrC，HfC等難熔碳化物來提高C/C復合材料的抗沖刷耐燒蝕能力，以承受更高的燃氣溫度或更長的服役時間。ZrC具有高熔點(3540℃)、高強度高硬度和良好的高溫抗熱震性能，是一種耐腐蝕、化學穩定性好的高溫結構材料。在高溫氧化環境中，其氧化產物ZrO₂不但熔點高(2770℃)，而且具有相對低的蒸氣壓和熱導率。又或是通過添加SiC來提高C/C復合材料的抗氧化能力，SiC高溫氧化產物為SiO₂，這是已知的最抗氧化的材料了。?

文獻“C/C-SiC復合材料的反應熔滲法制備與微觀組織，趙彥偉，孫文婷，李俊平，劉宏瑞，張國兵，宇航材料工藝報，2013年第2期”中提出通過向多孔C/C預制體中熔滲如Si-Zr制備了不含游離Si的C/C-SiC復合材料，合金中的Zr與C/C多孔體中的C和Si反應生成ZrC和ZrSi2，所獲得復合材料具有較高的強度、較好的抗氧化性和抗燒蝕性。?

文獻“反應熔滲法制備C/C-SiC材料的組織結構及性能，唐睿，王繼平，龍沖生，金志浩，核動力工程，2009.2，第30卷，第1期”中采用液相氣化熱梯度CVI法制備C/C材料，通過反應熔滲法制備出密度2.13～2.28g/cm³的C/C-SiC復合材料。反應熔滲法制備的C/C-SiC復合材料由C、SiC、Si組成，密度較高，再經石墨化處理后，彎曲強度和壓縮強度有所降低，但斷裂韌性明顯提高。?

C/C預制件單純滲Si形成C/C-SiC復合材料抗高溫燒蝕和粒子沖擊性能差，單純滲Zr則因ZrC密度大而增加了陶瓷基復合材料的重量，而且ZrC作為外層，氧化后形成多孔且發生熱縮冷脹的可逆相變材料ZrO₂，抗氧化差。?

發明內容

本發明要解決的技術問題是克服現有技術的不足，提供一種表層為SiC內層為ZrC的陶瓷基復合材料，其特征在于所述的陶瓷基復合材料由中心層C/C復合材料、表層SiC、內層ZrC組成。C/C復合材料是鑲嵌在SiC層和ZrC層之間，內層為ZrC，表層為SiC。C/C復合材料體積分數為40％～70％，ZrC體積分數為15％～30％，SiC體積分數為15％～30％。?

針對上述問題，本發明提供一種表層為SiC內層為ZrC的陶瓷基復合材料，所述的陶瓷基復合材料可以是平板狀、圓管狀、圓板狀。SiC層和ZrC層滲入到C/C復合材料中，滲入深度為1～3mm。SiC具有良好的抗氧化作用，生成的SiO₂是已知的最抗氧化的材料，來保護C/C復合材料在高溫時不被外界環境氧化。直接與火焰接觸，ZrC耐高溫燒蝕，生成的ZrO₂熔點高達2680℃。所以通過加入SiC和ZrC，復合材料的抗氧化性能以及抗燒蝕能力得到很好的提高。?

本發明具有的優點：(1)復合材料中不含游離Si，高溫性能更加優異；(2)SiC和ZrC的添加使復合材料的抗氧化和抗燒蝕能力得到提高；(3)材料具有良好的熱、化學穩定性，并且輕量化。?

附圖說明

圖1為圓管狀表層為SiC內層為ZrC的陶瓷基復合材料的截面圖?

10為內層ZrC；20為表層SiC；30為中心層C/C復合材料?

圖2為平板或圓板狀表層為SiC內層為ZrC的陶瓷基復合材料的截面圖?

10為內層ZrC；20為表層SiC；30為中心層C/C復合材料?

下面結合具體實施例，進一步闡明本發明，應理解這些實施例僅用于說明本發明而不用于限制本發明的范圍，在閱讀了本發明之后，本領域技術人員對本發明的各種等價形式的修改均落于本申請所附權利要求所限定。?

實施例1?