一种双梯度碳化物改性C/C复合材料的制备方法

摘要

一种双梯度碳化物改性C/C复合材料的制备方法，利用化学气相渗透/沉积工艺，在炭纤维预制体中炭纤维表面沉积炭和碳化物的双元基体；所制备的复合材料中，碳化物的密度从内径面到外径面由高到低呈梯度分布，炭的密度从内径面到外径面由低到高呈梯度分布，形成炭-陶瓷宏观梯度；在复合材料中炭纤维表面，从全部为炭涂层过渡到炭-碳化物共沉积涂层，最后全部为碳化物涂层呈梯度分布，形成炭-陶瓷微观梯度；获得双梯度碳化物改性C/C复合材料；该方法制得的材料具有耐高温、耐磨、抗冲刷、抗氧化、耐烧蚀、热冲击性能优越的特点。本发明工艺方法简单、操作方便、制备成本低、制备的C/C复合材料具有优良抗烧蚀及抗热震性能，适于工业化生产。

主权项

一种双梯度碳化物改性C/C复合材料的制备方法，是采用下述方案实现的：第一步：炭‑碳化物预沉积坯体的制备取圆环状炭纤维编织体或炭纤维毡体作为C/C坯体，将所述C/C坯体置于真空度小于等于50Pa的化学气相沉积炉中，使反应气体从内环面扩散进入C/C坯体，反应副产物气体从外环面扩散出去；分三阶段进行炭和碳化物的共沉积后，抽真空到50Pa以下，随炉冷却至200℃后，出炉，得到炭‑碳化物梯度坯体；所述反应气体为碳源气、碳化物源气、氢气和稀释气体Ar；沉积温度为800‑1600℃、沉积压力为50‑5000Pa；第一阶段；炭源气/碳化物源气的体积比为1∶0，在炭纤维表面形成纯炭层；第二阶段；炭源气/碳化物源气的体积比为1∶(0.1～2.7)，在纯炭层表面形成炭‑碳化物的共沉积层；第三阶段；炭源气/碳化物源气的体积比为1∶(1～3)，在炭‑碳化物共沉积层表面形成纯碳化物层；第二步：对炭‑碳化物预沉积坯体进行增密将第一步得到的炭‑碳化物预沉积坯体置于定向流动热梯度化学气相渗透设备中继续沉积热解炭，直至样品密度符合要求，断电，断气，随炉冷却至200℃出炉；得到双梯度碳化物改性C/C复合材料。