【技术实现步骤摘要】
一种三维高导热C/C-ZrC-SiC复合材料的制备方法
本专利技术属于结构功能一体化复合材料
具体涉及一种高导热、耐烧蚀的C/C-ZrC-SiC复合材料的制备方法。
技术介绍
超高温陶瓷改性C/C复合材料继承了C/C复合材料和超高温陶瓷的特性，具有轻质高强、耐腐蚀、抗氧化、抗热震、耐烧蚀以及高温力学性能好等优异特性，是未来超高温环境下服役的理想候选材料。通过引入ZrC-SiC复相陶瓷组分所制备的C/C-ZrC-SiC复合材料在烧蚀时，ZrC-SiC复相陶瓷氧化生成的Zr-O-Si高温玻璃相可以有效地封填复合材料基体中的裂纹和孔洞，形成连续而致密的氧阻挡层，从而显著改善复合材料的热防护性能。而由于高导热中间相沥青基碳纤维的模量很高，编织工艺性能差，预制体成型时极容易出现纤维损伤而导致最终复合材料的力学性能和导热性能明显降低。同时，随着高温服役环境越来越苛刻，传统的C/C-ZrC-SiC复合材料已经无法满足需求。因此如何可以提高C/C-ZrC-SiC的导热性能，使其既可保留传统C/C-ZrC-SiC复合材料优异的...
【技术保护点】
1.一种三维C/C-ZrC-SiC复合材料的制备方法，其特征在于：/n包括以下步骤：/n将中间相沥青基碳纤维进行一维碳化，得到碳纤维I，然后将碳纤维I进行二级碳化，得到碳纤维II；将碳纤维II编织成碳布后，采用细编穿刺的法在Z向上使用PAN基碳纤维对所述碳布进行穿刺处理，得到三维碳纤维预制体I；/n将三维碳纤维预制体I一级石墨化后，进行热解碳增密，得到多孔C/C复合材料骨架I，将多孔C/C复合材料骨架I进行二级石墨化多孔C/C复合材料骨架II；/n采用先驱体I对所述多孔C/C复合材料骨架II进行一级浸渍热解增密得到多孔C/C复合材料骨架III，对所述多孔C/C复合材料骨架I...
【技术特征摘要】 【专利技术属性】
1.一种三维C/C-ZrC-SiC复合材料的制备方法，其特征在于：
包括以下步骤：
将中间相沥青基碳纤维进行一维碳化，得到碳纤维I，然后将碳纤维I进行二级碳化，得到碳纤维II；将碳纤维II编织成碳布后，采用细编穿刺的法在Z向上使用PAN基碳纤维对所述碳布进行穿刺处理，得到三维碳纤维预制体I；
将三维碳纤维预制体I一级石墨化后，进行热解碳增密，得到多孔C/C复合材料骨架I，将多孔C/C复合材料骨架I进行二级石墨化多孔C/C复合材料骨架II；
采用先驱体I对所述多孔C/C复合材料骨架II进行一级浸渍热解增密得到多孔C/C复合材料骨架III，对所述多孔C/C复合材料骨架III进行三级石墨化后，采用先驱体II对所述多孔C/C复合材料骨架III进行二级浸渍热解法增密，即得所述C/C-ZrC-SiC复合材料；
所述先驱体I包括有机硅源；
所述先驱体II包括有机硅源和锆源。
2.如权利要求1所述的三维C/C-ZrC-SiC复合材料的制备方法，其特征在于：
所述一级碳化的温度为500～700℃；
所述碳纤维I的强度为0.30～0.45GPa；
所述碳纤维I的模量为8～50GPa；
所述二级碳化的温度为1000～1800℃；
所述碳纤维II的模量为100～300GPa；
所述碳纤维II的强度为1～2GPa；
所述碳布包括缎纹布；
所述缎纹布包括三，五或八枚缎纹布；
所述PAN基碳纤维选自T700，T800或M40J中的一种。
3.如权利要求1所述的三维C/C-ZrC-SiC复合材料的制备方法，其特征在于：
所述三维碳纤维预制体I的Z方向上PAN基碳纤维的含量为6-10vol％；
所述三维碳纤维预制体I的X方向上中间相沥青基碳纤维的含量为20-24vol％；
所述三维碳纤维预制体I的Y方向上中间相沥青基碳纤维的含量为20-24vol％。
4.如权利要求1所述的三维C/C-ZrC-SiC复合材料的制备方法，其特征在于：
所述一级石墨化的温度为2000～2200℃；
所述一级石墨化采用的气氛为惰性气氛；
所述惰性气氛包括氩气；
所述一级石墨化采用的升温速率为5～10℃/min；
所述一级石墨化的保温5～10min。
5.如权利要求1所述的三维C/C-ZrC-SiC复合材料的制备方法，其特征在于：
所述热解碳增密采用的碳源气体为C1～C4的气态烃；或者
所述热解碳增密采用的碳源气体为C1～C4的气态烃的混合物；或者
所述热解碳增密采用的碳源气体为天然气；
所述C1～C4的气态烃包括丙烯或丙烷；
技术研发人员：黄东，叶崇，刘金水，吴晃，叶高明，伍孝，
申请(专利权)人：湖南东映碳材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南;43
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