CN106588044A - C/C‑ZrC复合材料及其制备方法和应用 - Google Patents

C/C‑ZrC复合材料及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种C/C‑ZrC复合材料及其制备方法，C/C‑ZrC复合材料以碳纤维预制件为增强体，以沥青碳和ZrC为基体，沥青碳通过沥青经催化交联、裂解和石墨化制备得到，碳化锆通过聚乙酰丙酮锆催化交联、裂解转化得到。其制备方法包括先驱体制备、熔融浸渍、催化交联、加压半焦化、裂解、致密化、石墨化、再致密化等步骤。本发明的C/C‑ZrC复合材料耐高温、抗烧蚀冲刷性能优异，ZrC含量高、致密度高，其制备周期短，应用于高超声速飞行器热防护材料的制备。

Description

C/C-ZrC复合材料及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于超高温热防护结构材料的制备技术领域，尤其涉及一种C/C-ZrC复合材料及其制备方法和应用。
背景技术
以临近空间飞行器和高机动远程战略导弹为代表的高超声速飞行器已成为武器系统和航空航天的主要发展方向。但高超声速飞行带来的气动加热会导致飞行器表面温度急剧升高，比如高超声速导弹在20km高度8Ma飞行时，导弹表面温度将超过3100℃；而战略弹道导弹弹头再入大气层时速度超过20Ma，温度甚至会超过4000℃。与此同时，为了满足高超声速飞行的气动控制和气动外形而设计的锐形端头和前缘在飞行过程中必须保持外形，因此高超声速飞行器的端头和前缘热防护材料必须满足耐超高温、抗氧化、微烧蚀的需求。
现有的耐超高温材料包括难熔金属、石墨材料、C/C复合材料、C/SiC复合材料、耐超高温陶瓷（Ultra high temperature ceramics, UHTCs）及其颗粒和晶须增强复合材料，均存在耐温、抗氧化和抗热震等不足而无法满足超高温环境下防热构件对材料的需求。C/ZrC和C/C-ZrC复合材料从理论上具有耐超高温、抗烧蚀等特点，是潜在的候选材料。复合材料的抗烧蚀性能取决于纤维预制体的结构、基体的结构、含量及分布和复合材料致密度。在现有工艺无法制备高致密度C/ZrC等单基体超高温陶瓷基复合材料的背景下，C/C-ZrC双基体超高温陶瓷基复合材料成为了研究热点。C基体一方面能够对超高温基体的模量和组成进行调控改善力学性能，另一方面C-ZrC基体致密化能够获得的C/C-ZrC复合材料致密度更高。
目前针对C/C-ZrC复合材料已开展了许多研究工作，主要的制备方法包括熔融浸渗反应（RMI）、聚合物浸渍裂解（PIP）和化学气相渗透工艺。由于存在复合材料孔隙率高、ZrC分布不均匀、ZrC含量不可控、工艺周期长等不足，目前C/C-ZrC复合材料制备还没有成熟的、能够工程应用的工艺方法。
美国Ultramet公司最早报道RMI工艺制备C/C-ZrC复合材料，申请人也进行了大量RMI制备工艺、材料微观结构性能以及浸渗、反应机理的研究，发现该工艺前期C/C基材制备仍将耗费较长时间，而且反应生成ZrC基体的过程不可控、分布不均匀、金属Zr残留，并不适于开展大批量、大尺寸和大厚度制件的生产。Shen等（Carbon 48 (2010) 344-351；Corrosion Science 53 (2011) 105-112）报道氧氯化锆水溶液浸渍后高温处理在预制体中引入ZrO2，然后结合CVI沉积碳高温碳热还原反应获得C/C-ZrC复合材料。但该工艺引入的ZrO2会影响后续CVI渗透过程，ZrO2含量稍高就将造成内部“空心”而无法致密，无法获得ZrC含量高、分布均匀的C/C-ZrC材料（ZrC<5vol.%），而且CVI工艺的致密化周期偏长。
先驱体浸渍裂解工艺（PIP）制备ZrC均匀分布、含量可控的C/C-ZrC复合材料具有显著的优势，但欠缺高陶瓷产率的先驱体和高效的浸渍-裂解工艺方法是限制PIP工艺高效制备C/C-ZrC复合材料的关键因素。现有的ZrC超高温陶瓷先驱体（J Mater Sci 45(2010):6401–6405）并不能直接裂解获得ZrC陶瓷，必须经过碳热还原反应，而且存在合成复杂、不易保存、裂解产率较低（<20%）和成本高等不足，特别是含Zr量偏低导致致密化的次数偏多，周期太长。如胡海峰等（Ceramics International 37 (2011) 2089–2093）合成的50wt.%锆酸丁酯-DVB先驱体溶液的有效Zr含量（ZrO2的质量分数）仅16%，ZrC产率低于20%，经过16个周期获得的C/ZrC复合材料孔隙率仍高达30%；中科院化学所[14,15]和过程所[16]合成的ZrC等先驱体也存在类似不足。
限制高ZrC含量和高致密度C/ZrC复合材料制备的另一个关键因素是欠缺高效的制备方法，导致制备周期太长，且制备的材料仍为多孔结构。如刘荣军等（CeramicsInternational 40 (2014) 10961–10970）将合成的聚氧锆与酚醛-乙醇溶液混合得到ZrC先驱体，经20周期浸渍-交联-裂解制备的C/ZrC复合材料密度也仅仅达到2.13g/cm3。Cheng（Ceramics International 38 (2012) 761-767）等研究了醋酸锆和酚醛混合先驱体溶液浸渍-裂解-高温处理制备C/C-ZrC复合材料，但经过反复浸渍-裂解孔隙率仍高达20%以上。聚乙酰丙酮锆的有效Zr含量最高理论值可达43.2%，远高于锆酸丁酯（31.2%）。因此，采用聚乙酰丙酮锆进行熔融浸渍能够避免溶液浸渍过程中溶剂的稀释，提高浸渍效率和ZrC基体产率。
目前沥青基高密度C/C复合材料均是通过沥青高压熔融浸渍-高压裂解获得，常压或低压条件下很难实现沥青碳基体对复合材料的致密化。如王俊山等在三维预制体成型过程中引ZrC粉体，再采用沥青高压熔融浸渍-裂解的方式制备了高致密度的C/C-ZrC复合材料，但该工艺设备条件要求极高（1000℃、100MPa）、成本高昂，而且干粉方法引入的ZrC在复合材料中分布不均匀。
因此，针对现有技术中存在的ZrC基体含量不高、先驱体价格昂贵、陶瓷产率低、反应产物为多孔结构、致密化效率低、制备周期长、设备要求高等问题，亟需发展一种原料价廉易得、设备要求低、致密化效率高、制备周期短的高ZrC含量、高致密度C/C-ZrC复合材料的高效制备方法。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种耐高温、抗烧蚀冲刷性能优异的高ZrC含量、高致密度C/C-ZrC复合材料，还提供了一种原料价廉易得、设备要求低、致密化效率高、制备周期短的高ZrC含量、高致密度C/C-ZrC复合材料的高效制备方法。本发明的C/C-ZrC复合材料可应用于高超声速飞行器的端头、前缘热防护材料和固体火箭发动机喉衬的制备。
为解决上述技术问题，提供了一种C/C-ZrC复合材料，所述C/C-ZrC复合材料以碳纤维预制件为增强体，以沥青碳和ZrC为基体，所述沥青碳通过沥青经催化交联、裂解和石墨化制备得到，所述碳化锆通过聚乙酰丙酮锆催化交联、裂解转化得到。
作为一个总的技术构思，本发明提供了一种C/C-ZrC复合材料的制备方法，包括以下步骤：
S1、先驱体制备：在熔融态的沥青成液态，加入聚乙酰丙酮锆，加热搅拌得到先驱体；
S2、熔融浸渍：将碳纤维预制件在所述S1步骤的所述先驱体中熔融浸渍；
S3、催化交联：将S2步骤中浸渍有先驱体的碳纤维预制件在温度为300℃～400℃，压力为5MPa～15MPa的环境下催化交联；
S4、加压半焦化：继续加热至400℃～650℃，压力升至10MPa～20MPa进行加压半焦化；
S5、裂解：将经过所述S4步骤后的碳纤维预制件进行裂解；
S6、致密化：周期性重复所述S2～S5步骤，直至碳纤维预制件的增重率低于1%；
S7、石墨化：将经过所述S6步骤后的碳纤维预制件进行高温石墨化得到C/C-ZrC复合材料预制体；
S8、再致密化：周期性重复S6～S7步骤，直至所述C/C-ZrC复合材料预制体的开孔率小于5%，得到C/C-ZrC复合材料。
上述的制备方法，优选的，所述S1步骤具体为：在熔融态的沥青中加入聚乙酰丙酮锆，加热至190℃～230℃搅拌0.5 h～1 h后得到先驱体，所述催化剂为ZrCl4；所述沥青为软化点小于150℃的沥青。
上述的制备方法，优选的，所述S2步骤中，所述熔融浸渍在真空条件下进行，所述熔融浸渍的温度为190℃～250℃；所述浸渍的时间为1 h～4 h。
上述的制备方法，优选的，所述步骤S3中，所述催化交联的时间为2 h～6 h。
上述的制备方法，优选的，所述步骤S4中：所述加压半焦化的温度为400℃～600℃；所述裂解的时间为2h～8h。
上述的制备方法，优选的，所述S5中步骤，所述裂解的温度为800℃～1200℃；所述裂解的时间为0.5 h～2 h。
上述的制备方法，优选的，所述步骤S7中：所述高温石墨化的温度为2300℃～2600℃；所述高温反应的时间为0.5 h～2 h。
上述的制备方法，优选的，所述步骤S6重复熔融浸渍-催化交联-加压半焦化-裂解过程2～5个周期；所述步骤S8重复致密化-高温石墨化过程2～4个周期。
作为一个总的技术构思，本发明还提供了上述的C/C-ZrC复合材料或上述方法制备得到的C/C-ZrC复合材料在高超声速飞行器端头、前缘热防护材料和固体火箭发动机喉衬中的应用。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
（1）本发明提供了一种C/C-ZrC复合材料，以聚乙酰丙酮锆为Zr源，聚乙酰丙酮锆是一种适宜熔融浸渍的高含量ZrC先驱体，能够避免溶液浸渍过程中溶剂的稀释，提高浸渍效率和ZrC基体产率。聚乙酰丙酮锆的有效Zr含量最高理论值可达43.2%，远高于锆酸丁酯（31.2%）。另外，聚乙酰丙酮锆与沥青混合作为C-ZrC先驱体熔融浸渍并共裂解，能够避免或减少碳热还原过程中C-ZrC基体内微型闭孔的产生，获得相对密度较高的基体；同时利用沥青的高残炭率和高碳基体密度实现C/C-ZrC复合材料的高效致密化。
（2）本发明提供了一种C/C-ZrC复合材料，密度为2.06g/cm3～2.67g/cm3，开孔率为4%～8%，其中该C/C-ZrC复合材料中碳化锆的体积分数为5%～20%，且碳化锆含量越高，密度越高。本发明的C/C-ZrC复合材料具有熔点高、抗烧蚀性能优异等特点，是超高声速飞行器超高温热防护的重要候选材料之一。
（3）本发明提供了一种C/C-ZrC复合材料的制备方法，首次采用沥青-聚乙酰丙酮锆先驱体熔融浸渍碳纤维预制件和加压半焦化提高了浸渍效率和致密化效率，缩短了制备周期，降低了制备成本。同时，通过原位交联进一步提高浸渍效率，浸渍效率高，原料廉价易得、易于保存，熔融后粘度低。
（4）本发明的C/C-ZrC复合材料的制备方法，满足高超声速飞行器的端头和前缘热防护材料耐超高温、抗氧化、微烧蚀的需求，可应用于高超声速飞行器的端头和前缘热防护材料的制备。
附图说明
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。
图1为本发明实施例1中C/C-ZrC复合材料的宏观图。
图2为本发明实施例1中C/C-ZrC复合材料的XRD图。
图3为本发明实施例1中C/C-ZrC复合材料的微观形貌。
具体实施方式
以下结合说明书附图和具体优选的实施例对本发明作进一步描述，但并不因此而限制本发明的保护范围。
实施例
以下实施例中所采用的材料和仪器均为市售。
实施例1
一种本发明的C/C-ZrC复合材料，该C/C-ZrC复合材料以三维针刺碳毡为增强体，以沥青和聚乙酰丙酮锆裂解的碳和碳化锆为基体。该C/C-ZrC复合材料中，三维针刺碳毡的体积分数为28%，碳化锆的体积分数20%，质量分数约49%。该C/ZrC复合材料的密度为2.67g/cm3，开孔率为8%。
一种上述本实施例的C/C-ZrC复合材料的制备方法，包括下列步骤：
（1）沥青-聚乙酰丙酮锆先驱体制备：将沥青粉末加入三口烧瓶，通入氮气，加热至200℃，一边加入聚乙酰丙酮锆一边机械搅拌，搅拌速率100r/min，聚乙酰丙酮锆最终加入量为3倍沥青质量，搅拌0.5h后加入ZrCl4，加入量为沥青质量的5%，继续搅拌反应0.5小时倒出自然冷却，得到沥青-聚乙酰丙酮锆先驱体。
（2）预制件成型：将单向碳纤维布、网胎叠层后针刺制得三维针刺碳毡，作为碳纤维预制件。
（3）真空熔融浸渍：将步骤（1）中的沥青-聚乙酰丙酮锆先驱体和步骤（2）中的碳纤维预制件放入高压釜中，抽真空至真空度小于100Pa，加热至210℃使沥青-聚乙酰丙酮锆先驱体熔融，往高压釜中充入氮气加压至2MPa，浸渍4小时得到浸渍有沥青-聚乙酰丙酮锆先驱体的碳纤维预制件。
（4）催化交联：将步骤（3）中完成浸渍的碳纤维预制件继续加热至400℃进行催化交联，压力15MPa，时间6小时。
（5）加压半焦化：将步骤（4）中催化交联后的碳纤维预制件，继续加热至600℃，压力升至20MPa进行加压半焦化8小时。
（6）裂解：将步骤（5）中加压半焦化后的碳纤维预制件在1200℃下裂0.5小时，获得C/C-ZrO2坯体。裂解过程中通入高纯氮气进行保护。
（7）致密化：取步骤（6）的C/C-ZrO2坯体重复步骤（3）～步骤（6）中真空熔融浸渍-催化交联-加压半焦化-裂解过程4周期，得到的碳纤维预制件相比于上一周期的碳纤维预制件增重率低于1%。
（8）石墨化：将步骤（7）中致密化后的碳纤维预制件在高纯氩气氛围中于2600℃下高温石墨化处理2小时得到C/C-ZrC复合材料。
（9）再致密化：周期性重复步骤（7）～步骤（8）中致密化-高温石墨化过程5次，使所述C/C-ZrC复合材料的开孔率达到8%。
本实施例制备的C/C-ZrC复合材料的宏观形貌、XRD谱图和微观形貌分别如图1、图2和图3所示。
参见图1：本实施例制备的C/C-ZrC复合材料密度为2.67g/cm3，开孔率为8%。
将复合材料磨成粉，测试其XRD谱图，如图2所示。图2中C和ZrC的衍射峰说明制备的材料为C/C-ZrC复合材料。
采用三点弯曲试验（跨距为50mm，试样尺寸为4mm×3mm×60mm）测得本实施例制备的碳纤维增强碳化锆复合材料的弯曲强度为143MPa。可见，C-ZrC基体致密度高，孔隙少。
参照GJB 323A-96标准，通过氧-乙炔焰烧蚀方法测得该材料的质量烧蚀率为0.0018g/s，线烧蚀率为0.0009mm/s。本实施例制备的高ZrC含量C/C-ZrC复合材料具有优异的高温和抗烧蚀冲刷性能。
实施例2
一种本发明的高ZrC含量C/C-ZrC复合材料，该C/C-ZrC复合材料以三维针刺碳毡为增强体，以沥青裂解碳和碳化锆为基体。该C/ZrC复合材料中，三维针刺碳毡的纤维体积分数为28%，碳化锆的体积分数为5%，质量分数约16%。该C/ZrC复合材料的密度为2.02 g/cm3，开孔率为4%。
一种上述本实施例的C/C-ZrC复合材料的制备方法，包括下列步骤：
（1）沥青-聚乙酰丙酮锆先驱体制备：将沥青粉末加入三口烧瓶，通入氮气，加热至200℃，一边加入聚乙酰丙酮锆一边机械搅拌，搅拌速率100r/min，聚乙酰丙酮锆最终加入量为2.1倍沥青质量，搅拌0.5h后加入ZrCl4，加入量为沥青质量的5%，继续搅拌反应0.5小时倒出自然冷却，得到沥青-聚乙酰丙酮锆先驱体。
（2）预制件成型：将碳纤维布剪裁、叠层后穿刺缝合作为碳纤维预制件。
（3）真空熔融浸渍：将步骤（1）中的含锆沥青先驱体和步骤（2）中的碳纤维预制件放入高压釜中，抽真空至真空度小于100Pa，加热至210℃使沥青-聚乙酰丙酮锆先驱体熔融，往高压釜中充入氮气加压至2MPa，浸渍4小时得到浸渍有沥青-聚乙酰丙酮锆先驱体的碳纤维预制件。
（4）催化交联：将步骤（3）中完成浸渍的碳纤维预制件继续加热至300℃进行催化交联，压力5MPa，时间2小时。
（5）加压半焦化：将步骤（4）中交联后的碳纤维预制件，继续加热至400℃，压力升至5MPa进行加压半焦化2小时。
（6）裂解：将步骤（5）中加压半焦化后的碳纤维预制件在800℃下裂解2小时，获得C/C-ZrO2坯体。裂解过程中通入高纯氮气进行保护。
（7）致密化：取步骤（6）的C/C-ZrO2坯体重复步骤（3）～步骤（6）中真空熔融浸渍-催化交联-加压半焦化-裂解过程4周期，直至得到的碳纤维预制件相比于上一周期的碳纤维预制件增重率低于1%。
（8）石墨化：将步骤（7）中致密化后的碳纤维预制件在高纯氩气氛围中于2300℃下高温石墨化处理0.5小时得到C/C-ZrC复合材料。
（9）再致密化：周期性重复步骤（7）～步骤（8）中致密化-石墨化过程3次，使所述C/ZrC复合材料的开孔率达到7%。
经测试，本实施例制备的C/C-ZrC复合材料的密度为2.05g/cm3，开孔率为7%，弯曲强度为207MPa，质量烧蚀率为0.0029g/s，线烧蚀率为0.0013mm/s。
实施例3
一种本发明的高ZrC含量C/C-ZrC复合材料，该C/C-ZrC复合材料以三维穿刺碳纤维布为增强体，以沥青裂解碳和碳化锆为基体。该C/ZrC复合材料中，三维穿刺碳纤维布的体积分数为40%，碳化锆的体积分数为10%，质量分数约32%。该C/ZrC复合材料的密度为2.05 g/cm3，开孔率为7%。
一种上述本实施例的C/C-ZrC复合材料的制备方法，包括下列步骤：
（1）沥青-聚乙酰丙酮锆先驱体制备：将沥青粉末加入三口烧瓶，通入氮气，加热至200℃，一边加入聚乙酰丙酮锆一边机械搅拌，搅拌速率100r/min，聚乙酰丙酮锆最终加入量为1.25倍沥青质量，搅拌0.5h后加入ZrCl4，加入量为沥青质量的5%，继续搅拌反应0.5小时倒出自然冷却，得到沥青-聚乙酰丙酮锆先驱体。
（2）预制件成型：将单向碳纤维布、网胎叠层后针刺制得三维针刺碳毡，作为碳纤维预制件。
（3）真空熔融浸渍：将步骤（1）中的含锆沥青先驱体和步骤（2）中的碳纤维预制件放入高压釜中，抽真空至真空度小于100Pa，加热至210℃使沥青-聚乙酰丙酮锆先驱体熔融，往高压釜中充入氮气加压至2MPa，浸渍4小时得到浸渍有沥青-聚乙酰丙酮锆的碳纤维预制件。
（4）催化交联：将步骤（3）中完成浸渍的碳纤维预制件继续加热至300℃进行催化交联，压力10MPa，时间4小时。
（5）加压半焦化：将步骤（4）中交联后的碳纤维预制件，继续加热至500℃，压力升至10MPa进行加压半焦化，时间为4小时。
（6）裂解：将步骤（5）中加压半焦化后的碳纤维预制件在1000℃下裂解1小时，获得C/C-ZrO2坯体。裂解过程中通入高纯氮气进行保护。
（7）致密化：取步骤（6）的C/C-ZrO2坯体重复步骤（3）～步骤（6）中真空熔融浸渍-催化交联-加压半焦化-裂解过程4周期，直至得到的碳纤维预制件相比于上一周期的碳纤维预制件增重率低于1%。
（8）石墨化：将步骤（7）中致密化后的碳纤维预制件在高纯氩气氛围中于2500℃下高温石墨化处理1小时得到C/C-ZrC复合材料。
（9）再致密化：周期性重复步骤（7）～步骤（8）中致密化-高温石墨化过程2次，使所述C/ZrC复合材料的开孔率达到4%。
经测试，本实施例制备的C/C-ZrC复合材料的密度为2.02g/cm3，开孔率为4%，弯曲强度为158MPa，质量烧蚀率为0.0027g/s，线烧蚀率为0.0016mm/s。
对比例1
一种本对比例的C/C-ZrC复合材料，其制备方法为：
采用研磨后的ZrO2超声分散于酚醛树脂溶液中，浸渍密度为0.5g/cm3的碳毡预制体，经固化、碳化、烧结等工艺，获得一定密度的C/C-ZrC材料，再经过沥青真空浸渍，高压碳化（70MPa、700℃）进行封孔，获得密度达到1.95 g/cm3，ZrC含量7.5wt.%的C/C-ZrC复合材料。
在驻点压力2MPa、焓值4.45MJ/kg、热流密度13.5MW/m2的电弧风洞烧蚀下，线烧蚀率0.343mm/s。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制。虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明的精神实质和技术方案的情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同替换、等效变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (10)

1.一种C/C-ZrC复合材料，其特征在于，所述C/C-ZrC复合材料以碳纤维预制件为增强体，以沥青碳和ZrC为基体，所述沥青碳通过沥青经催化交联、裂解和石墨化制备得到，所述碳化锆通过聚乙酰丙酮锆催化交联、裂解转化得到。
2.一种C/C-ZrC复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、先驱体制备：在熔融态的沥青成液态，加入聚乙酰丙酮锆，加热搅拌得到先驱体；
S2、熔融浸渍：将碳纤维预制件在所述S1步骤的所述先驱体中熔融浸渍；
S3、催化交联：将S2步骤中浸渍有先驱体的碳纤维预制件在温度为300℃～400℃，压力为5MPa～15MPa的环境下催化交联；
S4、加压半焦化：继续加热至400℃～650℃，压力升至10MPa～20MPa进行加压半焦化；
S5、裂解：将经过所述S4步骤后的碳纤维预制件进行裂解，获得C/C-ZrO2坯体；
S6、致密化：周期性重复所述S2～S5步骤，直至碳纤维预制件的增重率低于1%；
S7、石墨化：将经过所述S6步骤后的碳纤维预制件进行高温石墨化得到C/C-ZrC复合材料预制体；
S8、再致密化：周期性重复S6～S7步骤，直至所述C/C-ZrC复合材料预制体的开孔率小于5%，得到C/C-ZrC复合材料。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述S1步骤具体为：在熔融态的沥青中加入聚乙酰丙酮锆，加热至190℃～230℃搅拌0.5 h～1 h后得到先驱体，所述催化剂为ZrCl4；所述沥青为软化点小于150℃的沥青。
4.根据权利要求2或3所述的制备方法，其特征在于，其特征在于，所述S2步骤中，所述熔融浸渍在真空条件下进行，所述熔融浸渍的温度为190℃～250℃；所述浸渍的时间为1 h～4 h。
5.根据权利要求2或3所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S3中，所述催化交联的时间为2 h～6 h。
6.根据权利要求2或3所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S4中：所述加压半焦化的温度为400℃～600℃；所述加压半焦化的时间为2h～8h。
7.根据权利要求2或3所述的制备方法，其特征在于，所述S5中步骤，所述裂解的温度为800℃～1200℃；所述裂解的时间为0.5 h～2 h。
8.根据权利要求2或3所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S7中：所述高温石墨化的温度为2300℃～2600℃；所述高温反应的时间为0.5 h～2 h。
9.根据权利要求2或3所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S6重复熔融浸渍-催化交联-加压半焦化-裂解过程2～5个周期；所述步骤S8重复致密化-高温石墨化过程2～4个周期。
10.根据权利要求1所述的C/C-ZrC复合材料或权利要求2至9中任一项所述制备方法制备得到的C/C-ZrC复合材料在制备高超声速飞行器的端头和前缘防护材料中的应用。
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