具有SiC陶瓷层的轻质碳-陶防隔热一体化材料及制备制造技术

本发明专利技术公开了一种轻质碳‑陶防隔热一体化材料及其制备方法，属于超高温热防护材料技术领域。本发明专利技术采用纳米粉体诱导SiC纳米线协同低温气固反应陶瓷化技术，通过在轻质碳基复合材料表面设置含有纳米陶瓷粉体的纳米线生长诱导层，在低温硅碳气‑固反应下诱导生成SiC纳米线，并实现轻质碳基复合材料表层陶瓷化。所得材料表层为100～800μm的SiC纳米线增韧的梯度SiC陶瓷层，起到超高温抗氧化、抗烧蚀的作用，底层为未反应的轻质碳基复合材料基底，起到超高温隔热和承载的作用，进而实现超高温非烧蚀防隔热承载一体化。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及超高温热防护材料，具体涉及一种防热-隔热-承载一体化轻质碳-陶复合材料及其制备方法。

技术介绍

1、新型轻质碳基复合材料是以三维碳网络为基体，碳纤维为增强体制成的一类多孔碳材料，具有非常低的密度和高达80％-99％的孔隙率，在航天飞行器及其动力系统等热防护领域极具应用前景。然而碳基体和碳纤维在400℃以上极易氧化，并且多孔结构导致其氧化速率比传统石墨、碳/碳复合材料等更快，这极大限制了该类材料在高温、有氧环境下的应用。在材料表面制备抗氧化涂层可显著提升抗氧化性能，有望推动新型轻质碳基复合材料在热防护领域应用。

2、陶瓷涂层具有结构致密、氧透过率小的特点，作为碳基复合材料抗氧化涂层已有广泛研究。然而由于陶瓷涂层的固有脆性、以及陶瓷与多孔碳基体之间较大的结构和弹性模量严重失配，所得陶瓷涂层本身易开裂。可见制备高断裂韧性的陶瓷涂层是保障抗氧化性能的关键。

3、为此本专利技术采用纳米粉体诱导sic纳米线协同低温气固反应陶瓷化技术，通过在轻质碳基复合材料表面设置含有纳米陶瓷粉体的纳米线生长诱导层，在低温硅碳气-固反应下诱导生成s本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.具有SiC陶瓷层的轻质碳-陶防隔热一体化材料的制备方法，其特征在于：该方法采用纳米粉体诱导SiC纳米线协同低温气固反应陶瓷化技术，实现具有SiC纳米线增韧梯度SiC陶瓷层的轻质碳-陶防隔热一体化材料的制备，具体包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(2)中，纳米陶瓷粉体的组成包括但不限于以下三种中的任一一种：纳米陶瓷粉体1：二氧化锆(ZrO2)、碳(C)、SiO2；纳米陶瓷粉体2：ZrO2、C、Al2O3；纳米陶瓷粉体3：Al2O3、C、SiO2。

3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于：步骤(2)中，纳米陶瓷粉体的组成包...

【技术特征摘要】

1.具有sic陶瓷层的轻质碳-陶防隔热一体化材料的制备方法，其特征在于：该方法采用纳米粉体诱导sic纳米线协同低温气固反应陶瓷化技术，实现具有sic纳米线增韧梯度sic陶瓷层的轻质碳-陶防隔热一体化材料的制备，具体包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(2)中，纳米陶瓷粉体的组成包括但不限于以下三种中的任一一种：纳米陶瓷粉体1：二氧化锆(zro2)、碳(c)、sio2；纳米陶瓷粉体2：zro2、c、al2o3；纳米陶瓷粉体3：al2o3、c、sio2。

3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于：步骤(2)中，纳米陶瓷粉体的组成包括但不限于以下三种中的任一一种，纳米陶瓷粉体料浆中，陶瓷粉体的质量分数组成为：

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(2)中，纳米陶瓷粉体料浆中粉体含量为40～50wt.％，pei的含量为20～30wt.％，其余部分为水。

5.根据权利要求1或所述的制备方法，其特征在于：步骤(2)中，称纳米陶瓷粉体、分散剂(聚乙烯亚胺，pei)、水于容器中，搅拌5～10h，直至陶瓷粉体分散于去离子水中；将上述固液混合物转移倒入球...

【专利技术属性】
技术研发人员：闫猛，汤素芳，胡成龙，庞生洋，李建，赵日达，
申请(专利权)人：中国科学院金属研究所，
类型：发明
国别省市：