[發明專利]一種致密包覆型耗散防熱材料的制備方法

在審

• 申請號: 201810372855.5
• 申請日: 2018-04-24
• 公開（公告）號: CN108424143A
• 公開（公告）日: 2018-08-21
• 發明（設計）人: 黃宇成;蔣益
• 申請（專利權）人: 常州達奧新材料科技有限公司
• 主分類號: C04B35/52
• 分類號: C04B35/52;C03C8/18;C04B41/86
• 代理公司: 北京風雅頌專利代理有限公司 11403
• 代理人: 朱親林

本發明涉及一種致密包覆型耗散防熱材料的制備方法，屬于防熱材料技術領域。本發明技術方案通過制備的高比表面積炭材料并在其孔隙中滲入金屬，這種屬在高溫環境下依靠自身的液化、氣化來消耗外界的熱量，同時氣化后還要消耗外界的氧，從而切斷基體氧化的源頭，最后高溫氧化后在表面自發生成氧化物陶瓷膜，通過在炭化物材料內部孔隙中形成有效的“釉面層”，保護基體不被燒蝕，將熱能與氧化物質有效隔絕。

技術領域

本發明涉及一種致密包覆型耗散防熱材料的制備方法，屬于防熱材料技術領域。

背景技術

隨著航空航天技術的日益發展，防熱材料逐漸成為制約該領域發展的關鍵性工程材料。目前航空航天領域對于防熱材料的應用主要集中在載人航天飛船的返回裝置、可多次重復進行空地往返的運載工具（例如美國廣泛使用的航天飛機等）以及空天飛機等。當上述運載工具以較高的飛行速度（如航天飛機再入大氣層高度100km時的飛行速度為7800m?s^-1），由接近真空狀態的外太空進入到稠密的大氣層時，為了保護運載工具內部的構件正常運轉以及航天員的安全，防熱材料需要具備以下兩方面的作用：首先，保持良好的氣動外形[3]，可以確保運載工具保持正確的飛行姿態以及航行軌跡；其次，能夠很好的隔絕外部熱量，使運載工具內部的構件維持在正常工作的溫度范圍內。因此，為了使防熱材料能夠在高溫、高壓和高速氣流、粒子流沖刷的苛刻環境下正常使用，研究防熱材料在苛刻環境下的宏觀氣動外形及內部微觀組織的演變過程，以此來推斷防熱材料的燒蝕行為及燒蝕機理就顯得尤為重要。

利用基體改性技術可以顯著提高復合材料的高溫抗氧化性能及耐燒蝕性能，但是當經過基體改性的復合材料在高溫燃氣流的侵蝕作用下仍然存在較高的氧化燒蝕速度，且基體改性后的復合材料在使用過程中不能很好的實現與氧氣完全隔絕的目的，經基體改性的復合材料的高溫抗氧化性能和耐燒蝕性能仍受到強烈的挑戰，所以如何制備一種具有優異包覆性能的防熱材料很有必要。

發明內容

本發明所要解決的技術問題：針對現有耗散防熱材料在使用過程中不能很好的實現與氧氣完全隔絕的問題，提供了一種致密包覆型耗散防熱材料的制備方法。

為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是：

（1）按質量比1:1，取稻殼、花生殼混合并用氯化鋅溶液浸泡，過濾并收集濾餅，洗滌、干燥并收集干燥物料，將干燥物料置于氣流粉碎機中，氣流粉碎并收集粉碎物料，將粉碎物料置于馬弗爐中，干燥后升溫，保溫煅燒處理，靜置冷卻至室溫，得基體料；

（2）按重量份數計，分別稱量45～50份鋁、3～5份錳和1～2份氧化鈉置于球磨罐中，球磨2～3h并過500目篩，得金屬粉末，再按重量份數計，分別稱量分別稱量10～15份花崗巖粉末、6～8份鈉長石、3～5份石灰石、5～7份高嶺土和5～8份金屬粉末混合，球磨過篩，得球磨釉料粉末；

（3）按質量比1:5，將球磨釉料粉末添加至偶聯劑中，攪拌混合并置于室溫下靜置6～8h，過濾并收集濾餅，真空冷凍干燥得包覆改性物料；

（4）將基體料置于石墨坩堝中，按質量比1:5，將包覆改性物料覆蓋至基體炭材料表面，將坩堝置于管式爐中，升溫加熱并保溫熔融，用壓力機壓制成型并靜置冷卻至室溫，得所述的致密包覆型耗散防熱材料。

步驟（1）所述的保溫煅燒處理溫度為780～850℃。

步驟（3）所述的偶聯劑為KH-550和KH-560中任意一種。

步驟（4）所述的壓制成型壓強為10～15MPa。

本發明與其他方法相比，有益技術效果是：