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一种快速反应熔渗制备陶瓷基复合材料的方法及应用技术

技术编号:45091743 阅读:18 留言:0更新日期:2025-04-25 18:27
本发明专利技术公开了一种快速反应熔渗制备陶瓷基复合材料的方法及应用,属于陶瓷基复合材料制备领域。该方法包括:在真空或惰性氛围下,将已被熔渗原材料包埋或覆盖的C/C复合材料坯体置于焦耳加热设备中,通过焦耳加热快速升温并保温,使熔渗原材料与C/C坯体发生反应熔渗,从而在短时间内制得陶瓷基复合材料。本发明专利技术所述制备方法简单可靠、周期短、成本低,相较于传统反应熔渗工艺,时间由12小时以上缩短至1‑2小时以内,可有效解决传统反应熔渗制备周期长、能耗高、对碳纤维损伤大的缺点。本发明专利技术所制备的陶瓷基复合材料,可应用于超高音速飞行器鼻锥、翼前缘以及发动机喷管等高温结构件,有利于提高其力学性能和抗氧化烧蚀性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种快速反应熔渗制备陶瓷基复合材料的方法及应用,属于陶瓷基复合材料制备领域。


技术介绍

1、随着超高速及大气层往返飞行器的发展,传统金属材料密度大、熔点低、抗氧化性能差的缺点开始显现,难以满足飞行器恶劣的使用条件,需要更加轻质、高强、抗氧化烧蚀的高性能材料进行替代。c/c复合材料即碳纤维增强碳基复合材料,具有低密度,高比强度、热膨胀系数小、耐烧蚀性能好、抗热冲击性能等优点,其高温性能远远优于传统金属基材料,在多种航空航天飞行器的热结构组件方面得到广泛应用。特别值得一提的是,c/c复合材料是唯一一类在2000℃下力学性能不降反升的材料。然而,c/c复合材料在350℃以上便会发生氧化,造成材料的失效,严重阻碍了在航空航天等领域的应用。许多研究表明,向c/c复合材料中添加陶瓷相制备成陶瓷基复合材料,可以有效提高其抗氧化烧蚀性能。

2、研究早期添加sic陶瓷,抗烧蚀性能得到提高,但sic的氧化产物sio2具有较低的熔点(1723℃)、沸点(2230℃)、高的蒸气压以及主动氧化特点,限制了其在1650℃以上温域的应用。超高温陶瓷(uhtc)本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种快速反应熔渗制备陶瓷基复合材料的方法,其特征在于:该方法包括:在真空或惰性氛围下,将已被熔渗原材料包埋或覆盖的C/C复合材料坯体置于焦耳加热设备中,通过焦耳加热快速升温并保温一定时间,使熔渗原材料与C/C坯体发生快速反应熔渗,从而制得陶瓷基复合材料,所述快速升温的速率大于等于200℃/s。

2.根据权利要求1所述的一种快速反应熔渗制备陶瓷基复合材料的方法,其特征在于:所述C/C复合材料坯体中含有碳纤维和碳基体,且其密度为0.5~1.8 g/cm3,开孔率为1%~80%。

3.根据权利要求2所述的一种快速反应熔渗制备陶瓷基复合材料的方法,其特征在于:所述陶瓷...

【技术特征摘要】

1.一种快速反应熔渗制备陶瓷基复合材料的方法,其特征在于:该方法包括:在真空或惰性氛围下,将已被熔渗原材料包埋或覆盖的c/c复合材料坯体置于焦耳加热设备中,通过焦耳加热快速升温并保温一定时间,使熔渗原材料与c/c坯体发生快速反应熔渗,从而制得陶瓷基复合材料,所述快速升温的速率大于等于200℃/s。

2.根据权利要求1所述的一种快速反应熔渗制备陶瓷基复合材料的方法,其特征在于:所述c/c复合材料坯体中含有碳纤维和碳基体,且其密度为0.5~1.8 g/cm3,开孔率为1%~80%。

3.根据权利要求2所述的一种快速反应熔渗制备陶瓷基复合材料的方法,其特征在于:所述陶瓷基复合材料由碳纤维和基体组成,其中基体由陶瓷和未反应完全的碳单质组成。

4.根据权利要求3所述的一种快速反应熔渗制备陶瓷基复合材料的方法,其特征在于:所述陶瓷为熔渗原材料与碳基体反应形成的陶瓷或熔渗时从原料中带入的陶瓷,所述陶瓷为si、ti、zr、hf、nb、ta、稀土等金属和/或非金属的碳化物或硼化物。

5.根据权利要求4所述的一种快速反应熔渗制备陶瓷基复合材料的方法,其特征在于:所述熔渗原材料为si、ti、zr、hf、nb、ta、b、稀土等金属或非金属单质、合金和si、ti、zr、hf、nb、ta、稀土等金属或非金属的碳化物、...

【专利技术属性】
技术研发人员:文青波王水彬陶沙沙熊翔曾毅
申请(专利权)人:中南大学
类型:发明
国别省市:

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