一种(Zr,Hf)B-SiC陶瓷改性C/C复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种(Zr,Hf)B‑SiC陶瓷改性C/C复合材料及其制备方法。其技术方案是：先将锆粉和铪粉通过高能球磨制得锆铪合金，再将高温处理的C/C复合材料和锆铪合金为原料通过反应熔体浸渗法制得锆铪碳化物改性C/C复合材料，然后将含硼和硅的粉料置于炭化炉，将锆铪碳化物改性C/C复合材料埋入含硼和硅的混合粉料中，于1800～2100℃热处理1～4h，得到(Zr,Hf)B‑SiC陶瓷改性C/C复合材料。本发明专利技术制备的(Zr,Hf)B‑SiC陶瓷改性C/C复合材料陶瓷含量高，炭基体与陶瓷相之间结合良好，且(Zr,Hf)B和SiC的氧化产物B2O3、SiO2、ZrO2和HfO2具有较好的化学相容性和协同抗氧化性能，使(Zr,Hf)B‑SiC陶瓷改性C/C复合材料具有优异的抗烧蚀性能。

A (Zr, Hf) B-SiC Ceramic Modified C/C Composite and Its Preparation Method

The invention discloses a (Zr, Hf) B_SiC ceramic modified C/C composite material and a preparation method thereof. The technical scheme is: firstly, zirconium and hafnium powders are milled by high-energy ball milling to produce zirconium and hafnium alloys, then zirconium and hafnium carbide modified C/C composites are prepared by reactive melt infiltration from high-temperature treated C/C composites and zirconium and hafnium alloys. Then, the powders containing boron and silicon are placed in the carbonization furnace, and the zirconium and hafnium carbide modified C/C composites are embedded in the mixed powders containing boron and silicon, from 1800 to 1800. (Zr, Hf) B_SiC ceramics modified C/C composites were obtained by heat treatment at 2100 (?) for 1-4 H. The (Zr, Hf) B_SiC ceramic modified C/C composite prepared by the invention has high ceramic content, good bonding between carbon matrix and ceramics, and the oxidation products B2O 3, SiO 2, ZrO 2 and HfO 2 of (Zr, Hf) B_SiC ceramic modified C/C composite have good chemical compatibility and synergistic oxidation resistance, so that (Zr, Hf) B_SiC ceramic modified C/C composite has excellent ablation resistance.

【技术实现步骤摘要】
一种(Zr,Hf)B-SiC陶瓷改性C/C复合材料及其制备方法
本专利技术属于C/C复合材
涉及一种(Zr,Hf)B-SiC陶瓷改性C/C复合材料及其制备方法。
技术介绍
C/C复合材料是一种以炭纤维或炭纤维编制体为增强体和以热解炭为炭基体的新型结构材料，具有低密度、高比强度和高比模量等一系列优异的性能，特别是在高温下强度随温度的升高而升高以及低热膨胀系数、耐烧蚀等优点而作为高温结构材料广泛应用于航空航天领域。但C/C复合材料在450℃以上的有氧环境中极易氧化，使各方面性能急剧下降。超声速飞行器的鼻锥和机翼前缘温度往往会超过1600℃，固体火箭发动机的喷嘴温度可以从室温迅速升高到3000℃，而纯的C/C复合材料无法在如此严酷的应用环境下长期服役。因此，对C/C复合材料进行抗烧蚀改性，提高其抗烧蚀抗氧化性能，使其能够胜任严酷的航空航天环境有着重要意义。超高温陶瓷ZrB2、HfB2等过渡金属硼化物是最常见的用于C/C复合材料抗烧蚀改性的耐烧蚀陶瓷，在高温有氧环境中氧化生成具有高熔点(＞2600℃)的金属氧化物和有较好流动性和成膜能力的B2O3，可以明显提高材料的抗烧蚀性能。文献(本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种(Zr,Hf)B‑SiC陶瓷改性C/C复合材料的制备方法，其特征在于所述制备方法的具体步骤是：(1)在氩气气氛中，将密度为1.1～1.3g/cm

【技术特征摘要】
1.一种(Zr,Hf)B-SiC陶瓷改性C/C复合材料的制备方法，其特征在于所述制备方法的具体步骤是：(1)在氩气气氛中，将密度为1.1～1.3g/cm3的C/C复合材料置入炭化炉中，以5～15℃/min的速率升温至2000～2400℃，保温0.5～2h，自然冷却，得到高温处理的C/C复合材料；(2)按锆粉∶铪粉的物质的量比为1∶0.25～1，将所述锆粉和所述铪粉混合，得到混合料Ⅰ；将所述混合料Ⅰ置入行星球磨机中，在转速为400～600r/min和球磨罐内的压强为500～1000Pa的条件下，球磨20～30h，筛分，得到粒度≤48μm的锆铪合金粉料；(3)按所述高温处理的C/C复合材料∶所述锆铪合金粉料的质量比为1∶1.5～3，先将所述锆铪合金粉料置于石墨坩埚Ⅰ内，再将所述高温处理的C/C复合材料埋入所述锆铪合金粉料中；然后将所述石墨坩埚Ⅰ置入炭化炉中，在500～1000Pa条件下，以5～15℃/min的速率升温至2200～2400℃，保温0.5～2h，自然冷却，得到锆铪碳化物改性的C/C复合材料；(4)将20～30wt％的碳化硼粉、5～8wt％的碳化硅粉、45～60wt％的硅粉、10～20wt％的碳粉和1～4％wt％的三氧化二铝粉混合，得到混合料Ⅱ；将所述混合料Ⅱ置入滚筒式球磨机中，再加入所述混合料Ⅱ1～3倍质量的滚筒球磨机用球磨珠，在400～600r/min的条件下球磨12～48h，得到含硼和硅的混合粉料；(5)按所述锆铪碳化物改性的C/C复合材料∶所述含硼和硅的混合粉料的质量比为1∶1～2，将所述含硼和硅的混合粉料置于石墨坩埚Ⅱ内，再将所述锆铪碳化物改性C/C复合材料埋入所述含硼和硅的混合粉料中；然后将所述石墨坩埚Ⅱ置入炭化炉中，在氩气气氛下以5～15℃/min的速率升温至1800～2100℃，保温1～4h，自然冷却，得到...

【专利技术属性】
技术研发人员：董志军，陈枫，李轩科，袁观明，丛野，张江，朱辉，
申请(专利权)人：武汉科技大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42