[發(fā)明專利]一種ZrB2

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110005868.0
• 申請(qǐng)日: 2021-01-05
• 公開（公告）號(hào): CN112851358A
• 公開（公告）日: 2021-05-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 房師閣;王文明;楊詩(shī)瑞;劉志福;趙云飛
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京動(dòng)力機(jī)械研究所
• 主分類號(hào): C04B35/58
• 分類號(hào): C04B35/58;C04B35/622;C04B35/65;C04B35/645;C04B41/87
• 代理公司: 北京理工大學(xué)專利中心 11120
• 代理人: 廖輝;郭德忠

本發(fā)明公開了一種ZrB₂?SiC?Mo(Si_x,Al_1?x)₂零燒蝕涂層及其熱壓制備方法，該制備方法包括以下步驟：按照預(yù)定質(zhì)量百分比稱取粉末原料；采用球磨機(jī)對(duì)粉末原料進(jìn)行球磨，使粉末原料混合均勻，形成粉末材料；向粉末材料中添加粘結(jié)劑和去離子水，攪拌均勻，形成混合物；將混合物涂覆在構(gòu)件表面；將構(gòu)件放入模具中，并在構(gòu)件周圍充滿填充粉；在保護(hù)氣氛下采用熱壓機(jī)進(jìn)行熱壓；使模具和燒結(jié)體自由冷卻的同時(shí)附加保壓工藝保壓；泄壓，形成炭/炭復(fù)合材料零燒蝕涂層。采用上述方法具有工藝條件容易控制、成本低的優(yōu)點(diǎn)，能夠解決現(xiàn)有炭/炭復(fù)合材料在有氧環(huán)境下表面抗氧化性較差的問題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及炭/炭復(fù)合材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種ZrB₂-SiC-Mo(Si_x,Al_1-x)₂零燒蝕涂層及其熱壓制備方法。

背景技術(shù)

炭/炭復(fù)合材料因具有許多優(yōu)良的特性而被廣泛應(yīng)用，其高溫縱向拉伸強(qiáng)度、剪切強(qiáng)度和橫向拉伸強(qiáng)度都隨溫度的升高而升高，具有炭材料所特有的耐腐蝕、抗熱震、高導(dǎo)熱率和低膨脹系數(shù)等熱性能；并以密度低、耐燒蝕、導(dǎo)熱好、抗熱沖擊和抗熱震性好成為導(dǎo)彈鼻錐體、固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)噴管的最佳材料；而且由于質(zhì)量輕、耐高溫、耐摩擦、制動(dòng)吸收能量大的特點(diǎn)，也是理想的摩擦材料。

但是，炭/炭復(fù)合材料在有氧環(huán)境下表面具有比較差的抗氧化性，研究表明，炭/炭復(fù)合材料在超過370℃的含氧氣氛下開始發(fā)生氧化反應(yīng)，反應(yīng)速度在500℃時(shí)還會(huì)迅速增大，這將對(duì)材料本身造成毀滅性的破壞。炭/炭復(fù)合材料的氧化歷程包括反應(yīng)氣體向碳材料表面?zhèn)鬏敗⒎磻?yīng)氣體吸附于碳材料表面、在材料表面進(jìn)行氧化反應(yīng)、氣體反應(yīng)產(chǎn)物的脫附以及氣體產(chǎn)物反向傳輸進(jìn)入到環(huán)境中去。氧化影響因素有：氧向材料表面遷移的速度、氧化性氣氛的組成及流動(dòng)速度、氧分壓大小、與氧接觸的材料的有效表面積、材料的顯微結(jié)構(gòu)及相組成、材料中的易氧化雜質(zhì)含量及雜質(zhì)的催化氧化作用、熱處理溫度、試樣形狀、氧化溫度和時(shí)間、氣體氧化產(chǎn)物的脫附及遷移速度、氧在材料內(nèi)部及氣體邊界層中的有效擴(kuò)散系數(shù)、材料的熱輻射率等。這使得炭/炭復(fù)合材料作為高溫耐火材料的應(yīng)用受到很大限制，嚴(yán)重制約了在熱結(jié)構(gòu)材料領(lǐng)域及其它領(lǐng)域內(nèi)的應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明提供了一種ZrB₂-SiC-Mo(Si_x,Al_1-x)₂零燒蝕涂層及其熱壓制備方法，能夠以工藝條件容易控制、成本低的熱壓燒結(jié)方法制備 ZrB₂-SiC-Mo(Si_x,Al_1-x)₂零燒蝕涂層，以解決現(xiàn)有炭/炭復(fù)合材料在有氧環(huán)境下表面抗氧化性較差的問題，拓寬其在熱結(jié)構(gòu)材料領(lǐng)域及其它領(lǐng)域內(nèi)的應(yīng)用。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下：

一種ZrB₂-SiC-Mo(Si_x,Al_1-x)₂零燒蝕涂層的熱壓制備方法，該制備方法包括以下步驟：

按照預(yù)定質(zhì)量百分比稱取粉末原料，粉末原料包括ZrB₂粉、SiC粉、MoSi₂粉、Al₂O₃粉以及Si粉；

采用球磨機(jī)對(duì)粉末原料進(jìn)行球磨，使粉末原料混合均勻，形成粉末材料；

向粉末材料中添加粘結(jié)劑和去離子水，攪拌均勻，形成混合物；

將混合物涂覆在構(gòu)件表面；

將構(gòu)件放入模具中，并在構(gòu)件周圍充滿填充粉；

在保護(hù)氣氛下采用熱壓機(jī)進(jìn)行熱壓，熱壓溫度為600℃～2100℃，壓強(qiáng)為 30MPa～50MPa，并保壓0.5h～3h；