[發(fā)明專利]一種二維高導熱C/C-ZrC-SiC復合材料的制備方法

在審

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• 申請日: 2020-08-28
• 公開（公告）號: CN112110748A
• 公開（公告）日: 2020-12-22
• 發(fā)明（設計）人: 黃東;葉崇;劉金水;劉玲;樊楨;朱世鵬;張鵬
• 申請（專利權）人: 湖南東映碳材料科技有限公司
• 主分類號: C04B41/87
• 分類號: C04B41/87;C04B35/83
• 代理公司: 安化縣梅山專利事務所 43005
• 代理人: 李琦

本發(fā)明公開了一種二維高導熱C/C?ZrC?SiC復合材料的制備方法。首先，將中間相瀝青基碳纖維兩級碳化后編織成碳布；然后噴涂中間相瀝青粉末與Si?Zr合金粉末后進行真空熱壓。熱壓脫模后進行碳化處理，碳化后進行石墨化和陶瓷化處理。最后，對上述石墨化的復合材料利用先驅液浸漬熱解法繼續(xù)增密至2.11g/cm³以上，最終得到具有較好的抗氧化、耐燒蝕性能的C/C?ZrC?SiC復合材料X或Y向的導熱系數(shù)為150～250W/(m·K)。

技術領域

本發(fā)明屬于結構功能一體化復合材料技術領域，具體涉及一種二維高導熱C/C-ZrC-SiC復合材料的制備方法。

背景技術

超高溫陶瓷改性C/C復合材料繼承了C/C復合材料和超高溫陶瓷的特性，具有輕質高強、耐腐蝕、抗氧化、抗熱震、耐燒蝕以及高溫力學性能好等優(yōu)異特性，是未來超高溫環(huán)境下服役的理想候選材料， C/C-ZrC-SiC復合材料是典型的超高溫陶瓷改性C/C復合材料。但高導熱C/C-ZrC-SiC復合材料如采用中間相瀝青基碳纖維作為增強體和熱傳導的載體，由于高導熱中間相瀝青基碳纖維的模量很高，編織工藝性能差，編織時極容易出現(xiàn)纖維損傷而導致最終復合材料的力學性能和導熱性能明顯降低。而且如何提高C/C-ZrC-SiC的導熱性能，即通過降低復合材料服役時的表面溫度提高其材料部件的可靠性也是一個亟待解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種輕質高強、耐腐蝕、抗氧化、抗熱震、耐燒蝕以及高溫力學性能好的二維高導熱C/C-ZrC-SiC復合材料制備方法。

本發(fā)明提供了一種C/C-ZrC-SiC復合材料的制備方法，包括以下步驟：

(1)對中間相瀝青碳纖維進行一級碳化得到碳纖維I，然后將所述碳纖維I二級碳化得到碳纖維II，將碳纖維II編織成碳布I后，將中間相瀝青粉末的混懸液噴涂至所述碳布I表面，烘干得到碳布II；然后將Si-Zr合金粉末噴涂至所述碳布II表面，得到碳布III；

(2)將碳布III真空熱壓和三級碳化后，進行石墨及陶瓷化處理，得到多孔C/C-ZrC-SiC復合材料骨架；

(3)采用包括有機鋯源和有機硅源的先驅液對所述多孔C/C- ZrC-SiC復合材料骨架進行浸漬熱解增密，即得所述二維C/C-ZrC-SiC 復合材料。

所述一級碳化的溫度為500～700℃。

所述碳纖維I的強度為0.30～0.45GPa。

所述碳纖維I的模量為8～50GPa。

所述二級碳化的溫度為1000～1800℃。

所述碳纖維II的強度為100～300GPa。

所述碳纖維II的模量為1～2GPa。

所述碳布I為平紋、斜紋或緞紋碳布。

所述噴涂為兩面噴涂。

所述步驟(1)中還包括對碳布II進行膠模輥壓。

所述真空熱壓的壓力為1～5Mpa。

所述真空熱壓的氣壓小于9kPa。

所述真空熱壓的升溫速率為0.1～2℃/min。

所述真空熱壓的溫度為450～550℃。

所述三級碳化的氣氛包括氮氣。

所述三級碳化的升溫速率為0.5～5℃/min。

所述三級碳化的溫度為1000℃。

所述三級碳化的的保溫時間為10～60min。

所述石墨及陶瓷化的壓力為0.1～1Mpa。