一种成分梯度可控多元超高温陶瓷改性C/C复合材料的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种成分梯度可控多元超高温陶瓷改性C/C复合材料的制备方法，通过多种超高温陶瓷(ZrC、HfC、HfB2等)和高温陶瓷(SiC)复合改性C/C复合材料的多段设计，使陶瓷相在C/C基体内部形成连续成分梯度分布形态，实现分区域应对不同温域场的抗烧蚀抗氧化性能要求，同时避免成分突变引起的力学性能降低的缺点。本发明专利技术分段采用熔盐熔渗和普通反应熔渗相结合的制备工艺，以及梯度熔渗粉料配置，实现了近烧蚀端的强陶瓷相界面设计，以及近烧蚀端向远烧蚀端方向，超高温陶瓷相含量依次递减，而高温陶瓷相依次递增陶瓷相分布调控，最终形成了一种满足材料性能要求的不同陶瓷相成分和含量呈梯度变化的梯度陶瓷基复合材料。和含量呈梯度变化的梯度陶瓷基复合材料。

【技术实现步骤摘要】
一种成分梯度可控多元超高温陶瓷改性C/C复合材料的制备方法


[0001]本专利技术属于C/C复合材料制备
，具体涉及一种成分梯度可控多元超高温陶瓷改性C/C复合材料的制备方法。

技术介绍

[0002]随着航空航天飞行器快速发展，高超声速飞行器关键热防护结构件所面临环境越来越严苛。飞行器飞行过程中，机翼及前缘部位表面受高温氧化、机械和激波载荷冲击的考验，特别是靠近绝热层的内壁则需承受1000℃的温度落差。这对关键热结构件的组成材料提出极大要求，即需要满足材料表面耐烧蚀，还要具有内表面在较低温度段的抗氧化能力，以及整体材料优异的力学性能要求。
[0003]C/C复合材料具有轻质高强、高热导率，特别是高温力学性能好的特点，可满足空天环境关键热结构件力学要求，但是高温有氧环境极易造成力学性能退化。超高温陶瓷(UHTCs)如Zr、Hf、Ta等碳化物及硼化物等均拥有超高熔点(>3000℃)和高硬度，美国在1976年的“固本推进火箭发动机用炭/炭材料”报告指出，超高温陶瓷可有效提高C/C复合材料的耐烧蚀性能(CN102555770本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种成分梯度可控多元超高温陶瓷改性C/C复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：方案一(1)将C/C复合材料沿长度方向划分为前端、中端和后端三个区域；其中，前端区域和中端区域均放置K2ZrF6和碱金属盐掺杂的Me-Si混合熔盐熔渗粉料，前端区域Me-Si混合熔盐熔渗粉料之上和后端区域均放置Me-Si混合普通反应熔渗粉料，所述前端区域、中端区域和后端区域中Me-Si原子比呈梯度依次递减，且前端区域、中端区域和后端区域的单个区域内的Me-Si原子比值也呈梯度依次递减，Me为Zr或Hf；(2)惰性气氛下，将步骤(1)的C/C复合材料升温至1200～1500℃保温1～3h，使得前端区域和中端区域发生熔盐熔渗过程；然后升温至1800～2000℃保温2～3h，使得前端区域和后端区域发生反应熔渗过程，即可制得成分梯度可控MeC-SiC改性C/C复合材料；方案二(1)将C/C复合材料沿长度方向划分为前端、中端和后端三个区域；其中，前端区域和中端区域均放置K2ZrF6和碱金属盐掺杂的Me-Si混合熔盐熔渗粉料，Me为Zr或Hf，粉料放置量同方案一；(2)惰性气氛下，将步骤(1)的C/C复合材料升温至1200～1500℃保温1～3h，使得前端区域和中端区域发生熔盐熔渗过程，制得强界面MeC-SiC改性C/C复合材料；(3)已有强界面MeC-SiC改性C/C复合材料的前端区域和后端区域均放置Me-Si混合普通反应熔渗粉料，粉料放置量同方案一；(4)惰性气氛下，将步骤(3)的强界面MeC-SiC改性C/C复合材料升温至1800～2000℃保温2～3h，使得前端区域和后端区域发生反应熔渗过程，即可制得成分梯度可控MeC-SiC改性C/C复合材料。2.根据权利要求1所述的一种成分梯度可控多元超高温陶瓷改性C/C复合材料的制备方法，其特征在于：方案一和方案二的步骤(1)中，所述C/C复合材料选用2.5D针刺碳毡经化学气相渗透得到，密度为0.9～1.6g/cm3，孔隙率为20～40％。3.根据权利要求1所述的一种成分梯度可控多元超高温陶瓷改性C/C复合材料的制备方法，其特征在于：方案一和方案二的步骤(1)中，所述K2ZrF6和碱金属盐...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙威，田甜，熊翔，张红波，曾毅，王雅雷，陈招科，尹健，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：