一种超高温陶瓷改性C/C复合材料及制备方法和应用
| 专利类型 | 发明公开 | 法律事件 | 公开; 实质审查; |
| 专利有效性 | 实质审查 | 当前状态 | 实质审查 |
| 申请号 | CN202311181191.1 | 申请日 | 2023-09-13 |
| 公开(公告)号 | CN117263708A | 公开(公告)日 | 2023-12-22 |
| 申请人 | 西北工业大学; | 申请人类型 | 学校 |
| 发明人 | 付前刚; 丁伍庆; 张佳平; 李贺军; | 第一发明人 | 付前刚 |
| 权利人 | 西北工业大学 | 权利人类型 | 学校 |
| 当前权利人 | 西北工业大学 | 当前权利人类型 | 学校 |
| 省份 | 当前专利权人所在省份：陕西省 | 城市 | 当前专利权人所在城市：陕西省西安市 |
| 具体地址 | 当前专利权人所在详细地址：陕西省西安市碑林区友谊西路127号 | 邮编 | 当前专利权人邮编：710072 |
| 主IPC国际分类 | C04B35/83 | 所有IPC国际分类 | C04B35/83 ; C04B35/622 ; C04B35/84 ; B64C1/00 |
| 专利引用数量 | 0 | 专利被引用数量 | 0 |
| 专利权利要求数量 | 10 | 专利文献类型 | A |
| 专利代理机构 | 西安凯多思知识产权代理事务所 | 专利代理人 | 赵革革; |
| 摘要 | 本 发明 公开了一种超高温陶瓷改性C/C 复合材料 及其制备方法和应用，涉及超高温材料技术领域。该方法包括获取 树脂 料浆、游离 硅 料浆以及陶瓷颗粒料浆；依次将树脂料浆、游离硅料浆以及陶瓷颗粒料浆涂覆至 碳 布表面后，得到多层涂层涂覆的碳布；采用粘结剂将多层涂层涂覆的碳布叠成复合材料坯体，将 固化 处理后的复合材料坯体放入模具后，即得超高温陶瓷改性C/C复合材料。本发明通过过渡树脂层的引入有效地减少了碳 纤维 的损伤，并提升了界面结合。 | ||
| 权利要求 | 1.一种超高温陶瓷改性C/C复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤： |
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| 说明书全文 | 一种超高温陶瓷改性C/C复合材料及制备方法和应用技术领域[0001] 本发明涉及超高温材料技术领域，具体涉及一种超高温陶瓷改性C/C复合材料及其制备方法和应用。 背景技术[0002] 碳/碳(C/C)复合材料，是一种以碳纤维及其织物作为增强体，热解碳作为基体的3 单一元素复合材料，是乱层石墨结构的多相材料，具有低密度(密度一般低于2g/cm)、低热‑6 膨胀系数(约为1‑2×10 /K)、高比强、良好的高温力学性能及抗高温热循环性能，其独特高温性能是其他结构材料无法比拟的，因此也成为高超声速飞行器热端构件理想的结构材料。然而，C/C复合材料强烈的氧化敏感性极大地限制了该材料在高温有氧环境下的应用。 因此，提高C/C复合材料抗氧化能力是拓展其高温有氧环境下使用稳定性的关键问题。 [0003] 超高温陶瓷(UHTCs)是一种具有3000℃以上熔点的过渡族金属化合物，主要包括过渡族金属硼化物、碳化物、氮化物等，如HfB2、ZrB2、TaB2、TiB2、ZrC、HfC、TiC、TaC、ZrN、HfN、TiN、TaN等。UHTCs既具备类似金属的特性，如导电导热性能优异，同时强的共价键使它们自身具有高的熔点、高的刚度及硬度，并且在高温下具有优异的抗氧化抗烧蚀能力。因此，将UHTCs引入C/C复合材料将有助于攻克C/C复合材料的高温氧化敏感性问题。 [0004] 目前，制备UHTCs改性C/C复合材料的传统制备方法主要包括聚合物浸渍裂解法(PIP)、反应熔渗法(RMI)、化学气相渗透法(CVI)和传统的固相法。然而，PIP工艺制备周期长且难以制备出致密度高的材料；RMI工艺过高的反应温度易造成碳纤维的严重损伤，且难以得到高含量UHTCs的复合材料；CVI工艺生产周期长、对设备要求高、生产成本高、工艺控制难。传统的固相法通过将陶瓷料浆以真空浸渍的方式引入到碳纤维预制体中，通过高温处理或者热压烧结工艺得到UHTCs改性C/C复合材料，该工艺具有操作便捷的优点，但是该工艺目前存在陶瓷相分布不均匀、易在表面堆积陶瓷颗粒等缺点，影响该材料的实际使用。现有技术中采用RMI工艺成功制备了ZrC‑SiC改性C/C复合材料。但是在制备过程中，由于反应温度较高，对碳纤维造成了一定的损伤，使得复合材料呈现出脆性断裂。采用PIP工艺在C/C复合材料中引入ZrC和SiC，在经过多次固化裂解后，发现制备的改性复合材料内部仍存在一定数量的闭孔，未完全实现致密化。采用CLVD工艺成功制备了C/C‑ZrC复合材料，但是该复合材料的制备周期超过两周，且对设备要求较高，制备工艺复杂。 发明内容[0005] 为了解决上述背景技术中存在的不足，主要针对现有技术中通过UHTCs改性C/C复合材料过程中，由于反应温度较高，对碳纤维造成了一定的损伤，使得复合材料呈现出脆性断裂。本发明提供一种超高温陶瓷改性C/C复合材料及其制备方法和应用。该方法不仅实现了复合材料制备周期的缩短，同时实现了对陶瓷成分及其含量的可控性，具有良好的可设计性，这可以为后续针对不同使用环境以及应用需求的复合材料的结构设计提供更多的思路。 [0006] 为了实现上述目的，本发明第一方面提供一种超高温陶瓷改性C/C复合材料，包括以下步骤： [0008] 依次将树脂料浆、游离硅料浆以及陶瓷颗粒料浆涂覆至碳布表面后，得到多层涂层涂覆的碳布；其中，每涂覆一层进行干燥； [0009] 采用粘结剂将多层涂层涂覆的碳布叠成复合材料坯体，将坯体真空处理后，于80～100℃干燥1～2h，得到固化处理后的复合材料坯体； [0010] 将固化处理后的复合材料坯体放入模具后，于真空下，以10～15℃/min的速率升温至1700～1900℃，保温30～60min，同时，从室温到1200℃升温过程中，对固化处理后的复合材料坯体逐渐施加压力，直至试样压强为30～40MPa，保持压力，待热压模具冷却到室温后，即得超高温陶瓷改性C/C复合材料。 [0011] 优选的，每涂覆一层进行干燥的温度为60～80℃，时长为10～15min，其中，涂覆陶瓷颗粒料浆后，其干燥时长为4～6h。 [0012] 优选的，所述树脂料浆是将一定含量的酚醛树脂颗粒加入无水乙醇溶液中，经搅拌制得；所述游离硅料浆是将酚醛树脂颗粒与Si粉按照一定摩尔比加入无水乙醇溶液中，经搅拌制得；所述陶瓷颗粒料浆是将按照一定摩尔比配比的陶瓷粉料、助烧剂与酚醛树脂颗粒加入无水乙醇溶液中，经搅拌制得。 [0013] 优选的，涂覆至碳布表面包括一种或多种陶瓷颗粒料浆，其中，每种陶瓷颗粒料浆中的包括陶瓷粉料为HfB2、ZrB2、HfSi2、SiC、Si中的一种或多种。 [0014] 优选的，将树脂料浆涂覆至碳布表面后，干燥后在碳布表面形成25～50μm厚度的树脂层；再将游离硅料浆涂覆至树脂层上，干燥后形成厚度为15～30μm游离硅层；随后将陶瓷颗粒料浆涂覆至游离硅涂层上，干燥后形成厚度为100～150μm陶瓷层；即得到多层涂层涂覆的碳布。 [0015] 优选的，所述真空处理是将坯体放入真空干燥箱中进行真空处理，保持真空状态15～30min。 [0016] 优选的，将固化处理后的复合材料坯体放入模具后，于1～5×10‑4Pa的真空环境下进行后续的烧结，其中，模具为石墨模具。 [0017] 优选的，将固化处理后的复合材料坯体放入模具后，用石墨纸对模具四周进行防护，置于热压烧结炉中，并模具上压头与模具的距离保持在15～20mm。 [0018] 本发明第二方面提供一种超高温陶瓷改性C/C复合材料。 [0019] 本发明第三方面提供一种超高温陶瓷改性C/C复合材料在高超声速飞行器热端构件中的应用。 [0020] 与现有技术相比，本发明的有益效果是： [0021] 本发明提供的一种超高温陶瓷改性C/C复合材料及其制备方法和应用，具有如下效果： [0022] (1)制备周期短：传统的CVI制备工艺周期为两周左右，本发明的制备周期仅为2天左右，制备周期更短；(2)对碳纤维的损伤较小：与传统的RMI制备工艺相比，RMI工艺由于其较高的制备温度而使陶瓷基体与碳纤维发生反应，进而是碳纤维发生损伤，而本工艺中过渡树脂层的引入有效地减少了碳纤维的损伤，并且树脂层与过渡硅层的反应提升了界面结合；(3)实现对复合材料内部陶瓷成分及分布的控制，具有很强的可设计性：与传统的固相法相比，料浆中陶瓷的成分及其配比可根据实际情况进行调节，涂刷过程中可根据厚度变化及质量变化实现对陶瓷层分布的控制，因此碳布表面的涂层成分及结构具有很强的可设计性，可以针对不同使用环境以及实际工程需要对复合材料进行结构设计。附图说明 [0023] 图1为本发明工艺流程图。 [0024] 图2为RMI工艺及本发明制备的HfB2‑SiC改性C/C复合材料室温弯曲性能对比图。 [0025] 图3为本发明所制备的HfB2‑SiC改性C/C复合材料的截面SEM照片及其EDS分析结果。 [0026] 图4为本发明所制备的HfB2‑SiC陶瓷与SiC陶瓷共改性C/C复合材料的SEM照片。 [0027] 图5为本发明制备的HfB2‑SiC改性C/C复合材料引入硅过渡层前后在2.38MW流量下烧蚀600s后试样的各阶段烧蚀率变化及总烧蚀率变化。 具体实施方式[0028] 为了使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案能予以实施，下面结合具体实施例和附图对本发明作进一步说明，但所举实施例不作为对本发明的限定。 [0029] 本发明提供的一种高温陶瓷改性C/C复合材料的制备方法，主要是基于热压烧结辅助料浆浸渍碳布叠层工艺方法，首先，取碳纤维平纹碳布，在碳布表面涂刷一定厚度的酚醛树脂涂层以及硅‑酚醛树脂涂层，得到预处理碳布。接着，将经过充分的搅拌、超声处理的陶瓷料浆均匀地涂敷在预处理后的碳布上，从而得到陶瓷涂层涂覆的碳布。一方面，预处理过程中引入的树脂层在高温处理下碳化形成热解碳，其会与游离硅发生反应形成SiC，SiC的形成既防止了游离硅及陶瓷层对碳纤维的侵蚀，又通过化学结合的方式提高了陶瓷层与碳布层的层间结合力，解决了试样的层间结合问题。另一方面，陶瓷料浆中加入了优化含量及粒径后的烧结助剂，这些烧结助剂在热压烧结过程中会促进陶瓷的烧结并减少陶瓷层内部的孔隙缺陷，实现超高温陶瓷改性C/C复合材料的致密化。接着，采用聚乙烯醇(PVA)水溶液将一定数量的带有陶瓷涂覆的碳布层在室温下铺叠形成坯体。PVA水溶液在常温下有良好的粘结性能，并且在高温下可以转化为热解碳与游离硅发生反应，有利于提升叠层试样层间的结合力，因此采用PVA水溶液作为粘结剂。最后，将烘干后的坯体放于石墨模具中进行热压烧结处理，热压处理过程为陶瓷颗粒提供了其固相扩散所需要的能量，从而使其烧结致密化，进而得到成型试样。 [0030] 本发明提供的一种超高温陶瓷改性C/C复合材料的制备方法，包括以下步骤： [0031] 获取树脂料浆、游离硅料浆以及陶瓷颗粒料浆； [0032] 依次将树脂料浆、游离硅料浆以及陶瓷颗粒料浆涂覆至碳布表面后，得到多层涂层涂覆的碳布；其中，每涂覆一层进行干燥； [0033] 采用粘结剂将多层涂层涂覆的碳布叠成复合材料坯体，将坯体真空处理后，于80～100℃干燥1～2h，得到固化处理后的复合材料坯体； [0034] 将固化处理后的复合材料坯体放入模具后，于真空下，以10～15℃/min的速率升温至1700～1900℃，保温30～60min，同时，从室温到1200℃升温过程中，对固化处理后的复合材料坯体逐渐施加压力，直至试样压强为30～40MPa，保持压力，待热压模具冷却到室温后，即得超高温陶瓷改性C/C复合材料。 [0035] 其中，每涂覆一层进行干燥的温度为60～80℃，时长为10～15min，其中，涂覆陶瓷颗粒料浆后，其干燥时长为4～6h。 [0036] 所述树脂料浆是将一定含量的酚醛树脂颗粒加入无水乙醇溶液中，经搅拌制得；所述游离硅料浆是将酚醛树脂颗粒与Si粉按照一定摩尔比加入无水乙醇溶液中，经搅拌制得；所述陶瓷颗粒料浆是将按照一定摩尔比配比的陶瓷粉料、助烧剂与酚醛树脂颗粒加入无水乙醇溶液中，经搅拌制得。 [0037] 涂覆至碳布表面包括一种或多种陶瓷颗粒料浆，其中，每种陶瓷颗粒料浆中的包括陶瓷粉料为HfB2、ZrB2、HfSi2、SiC、Si中的一种或多种，本工艺同样适用于其他超高温陶瓷，如ZrC、HfC、TaC、ZrN、HfN、TaN等。 [0038] 根据本发明，将树脂料浆涂覆至碳布表面后，干燥后在碳布表面形成25～50μm厚度的树脂层；再将游离硅料浆涂覆至树脂层上，干燥后形成厚度为15～30μm游离硅层；随后将陶瓷颗粒料浆涂覆至游离硅涂层上，干燥后形成厚度为100～150μm陶瓷层；即得到多层涂层涂覆的碳布。 [0039] 所述真空处理是将坯体放入真空干燥箱中进行真空处理，保持真空状态15～30min。 [0040] 其中，将固化处理后的复合材料坯体放入模具后，于1～5×10‑4Pa的真空环境下进行后续的烧结，其中，模具为石墨模具。 [0041] 将固化处理后的复合材料坯体放入模具后，用石墨纸对模具四周进行防护，置于热压烧结炉中，并模具上压头与模具的距离保持在15～20mm。 [0042] 本发明提供了一种上述的方法制得的超高温陶瓷改性C/C复合材料。 [0043] 本发明提供了一种超高温陶瓷改性C/C复合材料在高超声速飞行器热端构件中的应用。 [0044] 在一实施例中，本发明提供的一种高温陶瓷改性C/C复合材料的制备方法，参见图1所示，具体过程为： [0045] 步骤一：配制料浆：分别制备树脂料浆、游离硅料浆以及陶瓷颗粒料浆，其具体方法为：将一定含量的酚醛树脂颗粒加入无水乙醇溶液中，经过充分搅拌后(15‑30min)得到树脂料浆；将酚醛树脂颗粒与Si粉按照一定摩尔比加入无水乙醇溶液中，搅拌均匀后(30‑45min)得到游离硅料浆；将按照一定摩尔比配比的陶瓷粉料(HfB2、ZrB2、SiC等一种或多种)、助烧剂与酚醛树脂加入无水乙醇溶液中，充分搅拌、超声后(45‑60min)得到陶瓷颗粒料浆。 [0046] 步骤二：涂刷涂层：使用牌号为T300的3K二维平纹碳纤维布，在碳布表面涂刷25‑50μm厚度的酚醛树脂涂层，放入60‑80℃烘箱烘干后(10‑15min)，在树脂涂覆碳布表面涂刷游离硅涂层，厚度为15‑30μm，放入60‑80℃烘箱烘干10‑15min后，涂刷陶瓷涂层。陶瓷层厚度达到100‑150μm后，放入60‑80℃烘箱烘干4‑6h后得到多层涂层涂覆的碳布。 [0047] 步骤三：采用PVA溶液将多层涂层涂覆的碳布黏结并叠成复合材料坯体，将坯体放入真空干燥箱中进行真空处理，保持真空状态15‑30min，取出后放入80‑100℃烘箱中处理1‑2h，实现对复合材料坯体内部树脂的固化。 [0048] 步骤四：将固化处理后的复合材料坯体放入高强石墨模具中，用石墨纸对模具四周进行防护，模具上压头与模具的距离保持在15‑20mm。 [0049] 步骤五：将处理后的热压模具放入热压烧结炉中，在高真空环境下(1‑5×10‑4Pa)以10‑15℃/min的速率升温到1700‑1900℃，保温30‑60min。在从室温到1200℃升温的过程中，逐渐施加压力，直至试样压强为30‑40MPa。保温时间结束后， [0050] 随即断电降温，保持压力直至试样取出。待热压模具冷却到室温后即可取出，得到高温陶瓷改性C/C复合材料。 [0051] 下文将结合具体实施例对本发明的技术方案作更进一步的详细说明。应当理解，下列实施例仅为示例性地说明和解释本发明，而不应被解释为对本发明保护范围的限制。凡基于本发明上述内容所实现的技术均涵盖在本发明旨在保护的范围内。 [0052] 需要说明的是，本发明中采用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法；采用的试剂和材料，如无特殊说明，均可在市场上购买得到。 [0053] 实施例1 [0054] 一种高温陶瓷改性C/C复合材料的制备方法，包括以下步骤： [0055] 步骤一：配制料浆：分别制备树脂料浆、游离硅料浆以及陶瓷颗粒料浆，其具体方法为：将10g的酚醛树脂颗粒加入100g无水乙醇溶液中，经过充分搅拌后(20min)得到树脂料浆；将酚醛树脂颗粒与Si粉按照1:5的摩尔比加入无水乙醇溶液中，搅拌均匀后(30min)得到游离硅料浆；将SiC和Si按照4:1的摩尔比配比的陶瓷粉料与酚醛树脂加入无水乙醇溶液中，充分搅拌、超声45min后得到陶瓷颗粒料浆。 [0056] 步骤二：涂刷涂层：使用3K的二维平纹碳纤维布，在碳布表面涂刷50μm厚度的酚醛树脂涂层，放入70℃烘箱烘干后(15min)，在树脂涂覆碳布表面涂刷游离硅涂层，厚度为30μm，放入70℃烘箱烘干15min后，涂刷陶瓷涂层。陶瓷层厚度达到150μm后，放入70℃烘箱烘干4h后得到涂层涂覆碳布。重复上述过程，制备获得10层带有陶瓷涂层涂覆的碳布。 [0057] 步骤三：采用PVA溶液将涂层涂覆的10层碳布黏结并叠成复合材料坯体，将坯体放入真空干燥箱中进行真空处理，保持真空状态15min，取出后放入100℃烘箱中处理1h，实现对复合材料坯体内部树脂的固化。 [0058] 步骤四：将固化处理后的复合材料坯体放入高强石墨模具中，用石墨纸对模具四周进行防护，模具上压头与模具的距离保持在20mm。 [0059] 步骤五：将处理后的热压模具放入热压烧结炉中，在高真空环境下(1‑5×10‑4Pa)以10℃/min的速率升温到1800℃，保温60min。在从室温到1200℃升温的过程中，逐渐施加压力，直至试样压强为30MPa。保温时间结束后，随即断电降温，保持压力直至试样取出。待热压模具冷却到室温后即可取出，得到SiC改性C/C复合材料。 [0060] 实施例2 [0061] 一种高温陶瓷改性C/C复合材料的制备方法，包括以下步骤： [0062] 步骤一：配制料浆：分别制备树脂料浆、游离硅料浆以及陶瓷颗粒料浆，其具体方法为：将10g的酚醛树脂颗粒加入100g无水乙醇溶液中，经过充分搅拌后(20min)得到树脂料浆；将酚醛树脂颗粒与Si粉按照1:5的摩尔比加入无水乙醇溶液中，搅拌均匀后(30min)得到游离硅料浆；将HfB2、SiC、HfSi2、Si按照4:1:1:0.8的摩尔比配比的陶瓷粉料与酚醛树脂加入无水乙醇溶液中，充分搅拌、超声45min后得到陶瓷颗粒料浆。 [0063] 步骤二：涂刷涂层：使用3K的二维平纹碳纤维布，在碳布表面涂刷50μm厚度的酚醛树脂涂层，放入70℃烘箱烘干后(15min)，在树脂涂覆碳布表面涂刷游离硅涂层，厚度为30μm，放入70℃烘箱烘干15min后，涂刷陶瓷涂层。陶瓷层厚度达到150μm后，放入70℃烘箱烘干4h后得到涂层涂覆碳布。重复上述过程，制备获得10层带有陶瓷涂层涂覆的碳布。 [0064] 步骤三：采用PVA溶液将涂层涂覆的10层碳布黏结并叠成复合材料坯体，将坯体放入真空干燥箱中进行真空处理，保持真空状态15min，取出后放入100℃烘箱中处理1h，实现对复合材料坯体内部树脂的固化。 [0065] 步骤四：将固化处理后的复合材料坯体放入高强石墨模具中，用石墨纸对模具四周进行防护，模具上压头与模具的距离保持在20mm。 [0066] 步骤五：将处理后的热压模具放入热压烧结炉中，在高真空环境下(1‑5×10‑4Pa)以10℃/min的速率升温到1800℃，保温60min。在从室温到1200℃升温的过程中，逐渐施加压力，直至试样压强为30MPa。保温时间结束后，随即断电降温，保持压力直至试样取出。待热压模具冷却到室温后即可取出，得到HfB2‑SiC改性C/C复合材料。 [0067] 实施例3 [0068] 一种高温陶瓷改性C/C复合材料的制备方法，包括以下步骤： [0069] 步骤一：配制料浆：分别制备树脂料浆、游离硅料浆以及陶瓷颗粒料浆，其具体方法为：将10g的酚醛树脂颗粒加入100g无水乙醇溶液中，经过充分搅拌后(20min)得到树脂料浆；将酚醛树脂颗粒与Si粉按照1:5的摩尔比加入无水乙醇溶液中，搅拌均匀后(30min)得到游离硅料浆；将HfB2、SiC、HfSi2、Si按照4:1:1:0.8摩尔比配比的陶瓷粉料与酚醛树脂加入无水乙醇溶液中，充分搅拌、超声45min后得到HfB2‑SiC陶瓷颗粒料浆；将SiC和Si按照4:1摩尔比配比的陶瓷粉料与酚醛树脂加入无水乙醇溶液中，充分搅拌、超声45min后得到SiC陶瓷颗粒料浆。 [0070] 步骤二：涂刷涂层：使用3K的二维平纹碳纤维布，在碳布表面涂刷50μm厚度的酚醛树脂涂层，放入70℃烘箱烘干15min后，在树脂涂覆碳布表面涂刷游离硅涂层，厚度为30μm，放入70℃烘箱烘干15min后，将其中5层碳布涂刷铪基陶瓷涂层，另外5层碳布涂刷SiC陶瓷涂层。陶瓷层厚度达到150μm后，放入70℃烘箱烘干4h后得到分别涂覆两种涂层的共计10层碳布。 [0071] 步骤三：采用PVA溶液将涂层涂覆的10层碳布按照“先叠加铪基涂层涂覆碳布，后叠加SiC陶瓷涂层涂覆碳布”的顺序黏结并叠成复合材料坯体，将坯体放入真空干燥箱中进行真空处理，保持真空状态15min，取出后放入70℃烘箱中处理1h，实现对复合材料坯体内部树脂的固化。 [0072] 步骤四：将固化处理后的复合材料坯体放入高强石墨模具中，用石墨纸对模具四周进行防护，模具上压头与模具的距离保持在20mm。 [0073] 步骤五：将处理后的热压模具放入热压烧结炉中，在高真空环境下(1‑5×10‑4Pa)以10℃/min的速率升温到1800℃，保温60min。在从室温到1200℃升温的过程中，逐渐施加压力，直至试样压强为30MPa。保温时间结束后，随即断电降温，保持压力直至试样取出。待热压模具冷却到室温后即可取出，得到HfB2‑SiC陶瓷与SiC陶瓷协同改性的碳基复合材料。 [0074] 为了说明本发明提供的方法制备的高温陶瓷改性C/C复合材料的相关性能，参见图2～4所示， [0075] 图2为RMI工艺及实施例2制备的HfB2‑SiC改性C/C复合材料的室温弯曲性能对比图。RMI工艺即反应熔渗工艺，通过高温将陶瓷以熔渗液体的方式引入碳纤维编织体以得到陶瓷改性碳基复合材料。图2中经过RMI工艺制备的试样在弯曲测试中呈现出脆性断裂，而本工艺制备的试样在测试中则呈现出假塑性断裂模式，从而证明本工艺能够减轻对碳纤维的损伤。 [0076] 图3为实施例2制备的HfB2‑SiC改性C/C复合材料的截面SEM照片及其EDS分析结果。(a)为试样的截面形貌，(b)为(a)的倍数放大图，(c)为EDS能谱分析结果。从图3可以看到，各陶瓷层分布较为均匀，且硅过渡层(反应形成SiC层)有效地提升了陶瓷层与碳布层的界面连接情况。 [0077] 图4为实施例3制备的HfB2‑SiC陶瓷与SiC陶瓷共改性C/C复合材料的SEM照片。(a)为试样的截面形貌，(b)为(a)的倍数放大图，(c)为EDS能谱分析结果。从图4中可以看到，不同成分的陶瓷层均匀的涂覆在碳布层表面，且裂纹较少，不同成分的陶瓷层之间结合紧密，从而说明本工艺可以实现多成分设计的优势。 [0078] 图5为实施例2制备的HfB2‑SiC改性C/C复合材料引入硅过渡层前后在2.38MW流量下烧蚀600s后试样的各阶段烧蚀率变化及总烧蚀率变化。a)为两种试样各阶段的线烧蚀率变化，(b)为两种试样各阶段的质量烧蚀率变化，(c)为两种试样的总烧蚀率变化。从图5中可以看到，引入过渡层后试样的线烧蚀率及质量烧蚀率发生了明显的下降，且引入过渡层后试样在600s烧蚀下具有良好的抗烧蚀性能。 [0079] 本发明描述了优选实施例及其效果。但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。 [0080] 尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。 |
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