A high temperature oxidation resistant carbon ceramic (C/C_SiC) composite material and a preparation method thereof are disclosed. High temperature oxidation resistant carbon ceramic (C/C_SiC) composites are ceramic matrix composites reinforced by carbon fiber preforms and SiC bi-matrix, including carbon ceramic composite matrix and SiC-based oxidation resistant ceramic coating on its surface. The preparation method uses slurry coating technology to prepare the pre-coating on the surface of C/C composites, and then uses gas-phase siliconizing technology to treat the pre-coated C/C composites by gas-phase siliconizing. In the process of gas phase siliconization, the SiC matrix is formed by the reaction of Si vapor through the pre-coating and C matrix in C/C composites, and the C/C_SiC composites are obtained. At the same time, SiC is also formed by the reaction of C in the pre-coating, which makes the coating sintered, and when the coating is cooled, the Si vapor condenses and fills the pore in the coating, making the coating compact.
【技术实现步骤摘要】
一种高温抗氧化碳陶复合材料及其制备方法
本专利技术属于陶瓷基复合材料热防护
,具体地涉及一种高温抗氧化碳陶复合材料及其制备方法。
技术介绍
C/C-SiC复合材料是碳纤维增强C和SiC双基体的陶瓷基复合材料。C/C-SiC复合材料应用范围广泛,主要被用于热结构和热防护材料、新一代摩擦材料以及空间光学系统的零部件等。近年来,液相渗硅或气相渗硅工艺制备C/C-SiC复合材料获得了极大的关注和发展。这是因为该工艺与化学气相沉积以及聚合物浸渍裂解工艺相比较具有工艺简单、制备周期短和成本低等优点,是实现C/C-SiC复合材料大规模应用的首选工艺。另外,该工艺制得的C/C-SiC复合材料具有高比强度、高导热、低热膨胀系数、良好的抗热震性等优点,具有替代C/C复合材料和石墨材料在多领域大规模应用的潜力,但必须首先解决C/C-SiC复合材料在高温环境中的抗氧化问题。目前,在C/C-SiC复合材料表面制备涂层是一种最常用的热防护技术之一。在C/C-SiC复合材料表面制备高温涂层的主要方法有化学气相沉积法、包埋法、等离子喷涂法、浆料涂覆法等。其中化学气相沉积法和等离子喷涂法存在成本较高,设备复杂等缺点。包埋法所需反应温度较高(1800~2300℃),对设备有一定要求,且该工艺不适合在渗硅工艺制备的C/C-SiC复合材料表面制备抗氧化涂层。这是因为渗硅工艺制备的C/C-SiC复合材料中含有一定量的Si,而包埋法所需的高温会使得复合材料中的Si加速熔融流动与碳纤维反应严重,导致复合材料的力学性能下降。浆料涂覆法制备涂层具有工艺简单、操作简便、成本低等优点,且可以通过刷涂不同 ...
【技术保护点】
1.一种高温抗氧化碳陶复合材料,包括碳陶复合材料基体和基体表面的抗氧化涂层,其特征在于,所述碳陶复合材料基体为碳纤维预制件增强的C和SiC双基体的陶瓷基复合材料,基体表面的抗氧化涂层为厚度在50‑500μm范围内、涂层主要成分为SiC的SiC基抗氧化陶瓷涂层。
【技术特征摘要】
1.一种高温抗氧化碳陶复合材料,包括碳陶复合材料基体和基体表面的抗氧化涂层,其特征在于,所述碳陶复合材料基体为碳纤维预制件增强的C和SiC双基体的陶瓷基复合材料,基体表面的抗氧化涂层为厚度在50-500μm范围内、涂层主要成分为SiC的SiC基抗氧化陶瓷涂层。2.一种如权利要求1所述的高温抗氧化碳陶复合材料的制备方法,其特征在于,该方法包括以下步骤:1)以碳纤维预制件为增强体,将碳纤维预制件置于碳沉积炉中,通过化学气相沉积碳过程的方法制备多孔C/C复合材料素坯,直至碳纤维预制件的密度达到0.9~1.4g/cm3;2)先后依次采用400目、600目、1200目砂纸打磨步骤1)所得的C/C纤维预制件素坯的表面和棱角,然后在无水乙醇介质中超声清洗10~20min,在100℃下烘干至恒重;3)将C粉、SiC粉、化学纯硅溶胶、M相粉按照质量比(10~20%):(20~50%):(40~50%):(0~30%)进行混合配制预涂层浆料;其中M相粉为选自MoSi2粉、ZrB2粉、Mo粉中的单一粉体或者多种粉体形成的复合粉体;4)将步骤3)所得预涂层浆料均匀地刷涂在经步骤2)处理后的C/C纤维预制件素坯表面,然后在100℃下烘干以在C/C纤维预制件素坯表面制备预涂层,重复刷涂、烘干步骤,直至C...
【专利技术属性】
技术研发人员:曹英斌,周帆,
申请(专利权)人:湖南国科碳陶新材料科技有限公司,
类型:发明
国别省市:湖南,43
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