[發明專利]一種高導熱、強結合、耐燒蝕的超高溫陶瓷基復合材料及其制備方法

在審

• 申請號: 202010326441.6
• 申請日: 2020-04-23
• 公開（公告）號: CN111454073A
• 公開（公告）日: 2020-07-28
• 發明（設計）人: 倪德偉;陳博文;董紹明;陳小武;何平;王震;丁玉生;張翔宇
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海硅酸鹽研究所
• 主分類號: C04B35/80
• 分類號: C04B35/80;C04B35/58;C04B35/56
• 代理公司: 上海瀚橋專利代理事務所(普通合伙) 31261
• 代理人: 曹芳玲;鄭優麗

1.一種高導熱、強結合、耐燒蝕的超高溫陶瓷基復合材料的制備方法，其特征在于，包括：

（1）選取碳纖維編織成碳纖維預制體，所述碳纖維的熱導率＞40W/m·K；

（2）采用化學氣相滲透法在碳纖維預制體中碳纖維表面沉積界面層；

（3）通過溶膠凝膠法、漿料浸漬法、前驅體浸漬裂解法向碳纖維預制體中引入碳源和陶瓷相，再結合反應熔滲法實現致密化，得到所述高導熱、強結合、耐燒蝕的超高溫陶瓷基復合材料。

2.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述碳纖維預制體為2維纖維預制體、2.5維纖維預制體、或3維纖維預制體；所述碳纖維預制體中碳纖維的含量為10～70vol%。

3.根據權利要求1或2所述的制備方法，其特征在于，所述界面層為PyC層、BN層、SiC界面層中的至少一層；所述界面層的總厚度為0.01～5μm。

4.根據權利要求1-3中任一項所述制備方法，其特征在于，所述碳源為酚醛樹脂、聚乙烯吡咯烷酮、蔗糖、碳粉中的至少一種。

5.根據權利要求1-4中任一項所述制備方法，其特征在于，所述陶瓷相為SiC、TaC、ZrC、ZrB₂、HfC、HfB₂中的至少一種。

6.根據權利要求1-5中任一項所述制備方法，其特征在于，在引入碳源和陶瓷相后，再于保護氣氛、600～1000℃下進行裂解；優選地，所述保護氣氛為惰性氣氛。

7.根據權利要求1-6中任一項所述制備方法，其特征在于，所述反應熔滲法所用原料為Si、Zr、Hf、ZrSi₂、HfSi₂中的至少一種。

8.一種根據權利要求1-7中任一項所述的制備方法制備的高導熱、強結合、耐燒蝕的超高溫陶瓷基復合材料，其特征在于，所述超高溫陶瓷基復合材料中各相呈彌散分布或連續分布形式。

9.根據權利要求8所述超高溫陶瓷基復合材料，其特征在于，所述超高溫陶瓷基復合材料的開口氣孔率低于10%，熱導率大于15W/m·K，層間結合強度大于40 MPa。

10.根據權利要求8或9所述超高溫陶瓷基復合材料，其特征在于，在熱流密度為4.02MW/m²的等離子火焰下燒蝕60秒后，所述超高溫陶瓷基復合材料的線燒蝕率低于10μm/s。