[發明專利]一種抗氧化耐燒蝕C/C-ZrC碳陶復合材料的制備方法

在審

• 申請號: 201810042759.4
• 申請日: 2018-01-17
• 公開（公告）號: CN108191447A
• 公開（公告）日: 2018-06-22
• 發明（設計）人: 仝永剛;白書欣;胡永樂;張虹;朱利安;毛聰;張明軍;祝文濤;謝新琪;胡非易
• 申請（專利權）人: 長沙理工大學
• 主分類號: C04B35/83
• 分類號: C04B35/83;C04B35/52;C04B35/524;C04B35/64
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本發明提供一種抗氧化耐燒蝕C/C?ZrC碳陶復合材料的制備方法，包括碳纖維預制體的制備，碳纖維預制體熱處理，纖維保護層的制備，多孔C/C復合材料預制體的制備，高溫熱處理，熔滲合金的制備和反應熔滲制備C/C?ZrC碳陶復合材料等工藝步驟。與現有技術相比，本發明通過一步合金反應熔滲同時可在C/C?ZrC復合材料基體內部引入高溫含硅化合物和高溫含鉭化合物，氧化燒蝕過程中二者協同增效，能有效提高現有C/C?ZrC碳陶復合材料的抗氧化耐燒蝕性能。本發明所述制備工藝周期短，效率高，所制備的C/C?ZrC碳陶復合材料成本低。

技術領域

本發明屬于碳陶復合材料制備技術領域，具體涉及一種抗氧化耐燒蝕C/C-ZrC碳陶復合材料的制備方法。

背景技術

C/C-ZrC碳陶復合材料集C/C復合材料與ZrC陶瓷優異的性能于一體，具有低密度、高強度、高抗熱震性、低熱膨脹系數等性能，是一種性能優異的高溫耐熱結構材料。與C/C復合材料相比，ZrC陶瓷的加入顯著提高了復合材料的抗氧化耐燒蝕性能。然而，ZrC氧化后形成的ZrO₂熔點高達2700^oC，在其熔點以下不能形成玻璃態物質流動封填復合材料中的孔隙裂紋等缺陷和對碳基體、碳纖維提供有效保護，碳陶復合材料的抗氧化耐燒蝕性能有待進一步提高。

通常，在碳陶復合材料中引入含硅化合物（如SiC），通過含硅化合物氧化后形成的SiO₂與ZrC氧化后形成的ZrO₂協同作用來進一步提高碳陶復合材料的抗氧化耐燒蝕性能，研究比較廣泛的復合材料體系有C/C-SiC-ZrC，C/C-ZrC-SiC，C/C-ZrB₂-ZrC-SiC，C/C-ZrB₂–SiC復合材料等。含硅化合物的協同作用，能有效提高碳陶復合材料的抗氧化耐燒蝕性能。然而，含硅化合物氧化后形成的SiO₂在1300^oC以上即轉變為玻璃態，而且其在高溫下具有較大的蒸發速率和較小的粘度，當碳陶復合材料承受高溫燃氣沖刷燒蝕時，其往往被氣化蒸發和沖刷流失。與 SiO₂相比，Ta₂O₅的熔點高達1800^oC，其具有很低的氧化滲透率和抗氧化燒蝕性能。在碳陶復合材料中引入高熔點的含鉭化合物（如碳化鉭），可進一步提高C/C-ZrC碳陶復合材料的抗氧化耐燒蝕性能。