[發(fā)明專利]一種軸向梯度和平面均質(zhì)的超高溫陶瓷基復(fù)合材料的制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210284995.3
• 申請(qǐng)日: 2022-03-23
• 公開（公告）號(hào): CN114380613B
• 公開（公告）日: 2022-06-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孫威;田甜;熊翔;張紅波
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中南大學(xué)
• 主分類號(hào): C04B35/83
• 分類號(hào): C04B35/83;C04B35/84;C04B35/76
• 代理公司: 長(zhǎng)沙市融智專利事務(wù)所(普通合伙) 43114
• 代理人: 鐘丹

1.一種軸向梯度和平面均質(zhì)的超高溫陶瓷基復(fù)合材料的制備方法，其特征在于：包括如下步驟：

步驟一

以三種不同直徑的鋼針或陶瓷針作為穿刺工具，以XY方向碳纖維布為織物，Z方向穿刺纖維束，使纖維束與XY平面正交，通過(guò)穿刺，制備細(xì)編穿刺預(yù)制體，其中，制備細(xì)編穿刺預(yù)制體的近燒蝕端所用穿刺工具的直徑＞制備細(xì)編穿刺預(yù)制體的燒蝕過(guò)渡段所用穿刺工具的直徑＞制備細(xì)編穿刺預(yù)制體的遠(yuǎn)燒蝕端所用穿刺工具的直徑；

取出穿刺工具，獲得多孔細(xì)編穿刺預(yù)制體；所得多孔細(xì)編穿刺預(yù)制體中，所述多孔碳纖維預(yù)制體的孔隙率，由近燒蝕端向遠(yuǎn)燒蝕端依次遞減；得到方案A；

當(dāng)以陶瓷針作為穿刺工具時(shí)，保留陶瓷針，獲得含陶瓷針的細(xì)編穿刺預(yù)制體C；所述含陶瓷針的細(xì)編穿刺預(yù)制體C中，陶瓷針的體積分?jǐn)?shù)，由近燒蝕端向遠(yuǎn)燒蝕端依次遞減，得到方案B；

步驟二

當(dāng)步驟一采用方案A時(shí)，將所制得的多孔細(xì)編穿刺預(yù)制體依次進(jìn)行碳沉積、碳化硅沉積增密獲得的多孔碳陶復(fù)合材料，然后向多孔碳陶復(fù)合材料的孔隙中引入金屬材料，反應(yīng)，獲得碳陶復(fù)合材料；所述金屬材料選自金屬纖維束或金屬棒；得到方案一，所述方案一中，采用熱壓灌法或超聲植入法點(diǎn)陣植入金屬材料；

當(dāng)步驟一采用方案A時(shí)，于所制得的多孔細(xì)編穿刺預(yù)制體中植入陶瓷針獲得含陶瓷針的細(xì)編穿刺預(yù)制體D，再將含陶瓷針的細(xì)編穿刺預(yù)制體D，依次進(jìn)行碳沉積、反應(yīng)熔滲硅增密獲得碳陶復(fù)合材料；得到方案二，

當(dāng)步驟一采用方案B時(shí)，將步驟一所制得的含陶瓷針的細(xì)編穿刺預(yù)制體C，依次進(jìn)行碳沉積、反應(yīng)熔滲硅增密獲得碳陶復(fù)合材料；得到方案三，

步驟三

將步驟二所得碳陶復(fù)合材料經(jīng)熔鹽熔滲進(jìn)一步引入SiC陶瓷與超高溫陶瓷獲得超高溫陶瓷基復(fù)合材料。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種軸向梯度和平面均質(zhì)的超高溫陶瓷基復(fù)合材料的制備方法，其特征在于：制備細(xì)編穿刺預(yù)制體的近燒蝕端所用穿刺工具的直徑為0.3-0.4mm，制備細(xì)編穿刺預(yù)制體的燒蝕過(guò)渡段所用穿刺工具的直徑為0.2-0.25mm，制備細(xì)編穿刺預(yù)制體的遠(yuǎn)燒蝕端所用穿刺工具的直徑為0.1-0.15mm。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種軸向梯度和平面均質(zhì)的超高溫陶瓷基復(fù)合材料的制備方法，其特征在于：步驟一中，所述陶瓷針中的陶瓷選自ZrC、HfC、TaC、ZrB₂、HfB₂中的至少一種。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種軸向梯度和平面均質(zhì)的超高溫陶瓷基復(fù)合材料的制備方法，其特征在于：所述多孔細(xì)編穿刺預(yù)制體，近燒蝕端的孔隙率為50-60％，燒蝕過(guò)渡段的孔隙率為30-40％，遠(yuǎn)燒蝕端的孔隙率為15-20％。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種軸向梯度和平面均質(zhì)的超高溫陶瓷基復(fù)合材料的制備方法，其特征在于：所述含陶瓷針的細(xì)編穿刺預(yù)制體C中，近燒蝕端中陶瓷針的體積分?jǐn)?shù)為30-40％，燒蝕過(guò)渡段中陶瓷針的體積分?jǐn)?shù)為20-29％，遠(yuǎn)燒蝕端中陶瓷針的體積分?jǐn)?shù)為10-19％。