一种热压烧结/前驱体裂解法制备Cf/ZrC-SiC 超高温陶瓷复合材料的方法

摘要

本发明涉及一种热压烧结/前驱体裂解法制备Cf/ZrC-SiC超高温陶瓷复合材料的方法，具体为利用前驱体裂解法结合热压烧结法原位制备Cf/ZrC-SiC超高温陶瓷复合材料的方法。该方法将ZrSi₂粉体引入到碳纤维织物内部，通过热压烧结法原位生成ZrC、SiC陶瓷基体，采用前驱体裂解法进行最终致密化处理，获得致密的Cf/ZrC-SiC超高温陶瓷复合材料。该方法制备的超高温陶瓷复合材料具有优异的高温使用性能，且该方法工艺过程简单、耗时短。所获得的Cf/ZrC-SiC超高温陶瓷复合材料能够基本满足一些防热结构件的实际应用；在高超声速飞行、大气层再入、跨大气层飞行和火箭推进系统等极端环境中有着广泛的应用前景。

主权项

一种热压烧结/前驱体裂解法制备Cf/ZrC‑SiC超高温陶瓷复合材料的方法，其特征在于：该方法的具体步骤为：1)将ZrSi₂粉末与无水乙醇进行混合，ZrSi₂的质量分数为50％‑80％，无水乙醇的质量分数为20％‑50％，得到浆料；2)将步骤1)得到的浆料均匀的刷涂在裁好的碳布表面，碳布与浆料的质量比为1:5‑10；3)将步骤2)中刷好浆料的碳布叠起，并放置到石墨模具中，然后碳布连同石墨模具一同放入高温热压烧结炉，在1800～2000℃和5～30MPa压力下惰性气氛中进行高温热压烧结2～3小时，获得Cf/ZrC‑SiC超高温陶瓷基复合材料坯料；4)将聚碳硅烷和二乙烯基苯放入烧杯中，混合，得到浸渍液；聚碳硅烷与二乙烯基苯的质量比为1:0.2‑1；5)将步骤4)得到的浸渍液通过真空浸渍的方法引入到步骤3)中所制备的坯料中；真空浸渍的方法为：在60～80℃的温度和0.1～0.2MPa压力下，将浸渍液浸渗到坯料内，浸渍时间为2～3小时，待浸渍完全后，得到坯体，将坯体取出后放入60～80℃的固化罐中；在180～200℃温度和0.3～3MPa压力下进行加压固化，固化时间为4～8小时，随炉缓慢降温至浸渍液固化完全；6)将步骤5)固化后的坯体放入高温裂解炉，在1300～1600℃下惰性气氛中进行高温裂解3～6小时，完成SiC有机聚合物前驱体向SiC晶体的高温转化，得到Cf/ZrC‑SiC超高温陶瓷基复合材料。