CN107399117A - 一种陶瓷‑碳‑陶瓷混杂复合材料 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种陶瓷‑碳‑陶瓷混杂复合材料，由C/SiC陶瓷基复合材料、C/C复合材料、硅酸钙陶瓷板和玻璃纤维增强树脂基复合材料四层板材构成夹层结构，其特征在于在C/SiC陶瓷基复合材料、C/C复合材料和硅酸钙陶瓷板相互接触表面制备有一层金属涂层。该材料结合C/SiC复合材料、C/C复合材料、硅酸钙陶瓷材料以及玻璃纤维增强树脂基复合材料各种的优点，使得该材料具有高强、密度低、耐高温、抗氧化及低导热系数等优点，由于在相互接触的表面制备有一层金属涂层，使得复合材料层与层之间金属相互扩散界面强结合，不易出现分层脱黏现象，结合牢固。

Description

一种陶瓷-碳-陶瓷混杂复合材料
技术领域
本发明涉及一种复合材料，特别是涉及一种陶瓷-碳-陶瓷混杂复合材料。
背景技术
众说周知C/C复合材料高温性能非常优异，在飞机发动机，刹车盘，结构受力件等领域具有广泛的应用，然而由于其在高温下易被氧化，使其性能极具下降，这就要求必须在C/C复合材料表面制备一层保护层，以保证其高温性能。而C/SiC复合材料能够耐高温抗氧化，其在有氧环境中的高温性能非常优异。硅酸钙陶瓷的导热性能极低，导热系数只有0.025W/mK，是一种极为优异的高温隔热材料。在材料相互接触的表面制备有一层金属涂层，热压条件下使得复合材料层与层之间金属相互扩散，形成界面强结合，不易出现分层脱黏现象，结合牢固。将三者优势结合利用，制备出具有高强、耐高温、抗氧化的隔热材料。由于在使用过程中，热量传递到硅酸钙隔热材料背面大为减少，温度也显著降低，即可在在最内层制备一层玻纤复材，使其结合玻纤复材强度高韧性大的优点，同时大为降低整体材料的密度，使其成为航空航天飞行器结构所需材料的理想选择。
公开号为1758953A的中国发明专利公开了一种多层陶瓷复合材料的制备方法。该复合材料包括至少一个第一陶瓷颗粒层，它设置作为至少一个第二陶瓷颗粒层的载体层，其中第一层和第二层在800℃≤T≤1200℃的温度下一起烧结成一种复合材料。该材料由于是通过陶瓷颗粒进行烧结，颗粒在“颈”部接触，仅仅靠物质质量转移来烧结致密难以达到，极易形成空隙缺陷，造成材料之间接触不紧密，连接强度低。
发明内容
本发明的目的旨在克服现有技术的缺陷，提供了一种具有高强、耐高温、抗氧化的制备工艺简单的高性能隔热材料。
为实现本发明的目的所采用的技术方案是：一种陶瓷-碳-陶瓷混杂复合材料，由C/SiC陶瓷基复合材料、C/C复合材料、硅酸钙陶瓷板和玻璃纤维增强树脂基复合材料四层板材构成夹层结构，其特征在于在C/SiC陶瓷基复合材料、C/C复合材料和硅酸钙陶瓷板相互接触表面制备有一层金属涂层，其中第一层为内层玻璃纤维增强树脂基复合材料，内层玻璃纤维增强树脂基复合材料占混杂复合材料总厚度的5～10%；第二层为次内层硅酸钙陶瓷板，次内层硅酸钙陶瓷板占混杂复合材料总厚度的35～40%；第三层为次外层C/C复合材料，次外层C/C复合材料占混杂复合材料总厚度的35～55%；第四层为外层C/SiC复合材料，外层C/SiC复合材料占混杂复合材料总厚度的5～15%。所述的表面金属涂层是由C/SiC陶瓷基复合材料、C/C复合材料、硅酸钙陶瓷板表面向相应基体内部渗入的呈梯度分布的Zr、Nb或Cu金属涂层，渗入涂层的全梯度厚度为1-60μm。
本发明的有益效果：（1）该材料结合C/SiC复合材料、C/C复合材料、硅酸钙陶瓷材料以及玻璃纤维增强树脂基复合材料各种的优点，使得该材料具有高强、密度低、耐高温、抗氧化及低导热系数等优点；（2）由于在相互接触的表面制备有一层金属涂层，可在热压条件下，使得复合材料层与层之间金属相互扩散，形成界面强结合，不易出现分层脱黏现象，结合牢固。
附图说明
图 1是一种陶瓷-碳-陶瓷混杂复合材料的截面图：
10为C/SiC陶瓷基复合材料；20为C/C陶瓷基复合材料；30为硅酸钙陶瓷材料；40为玻璃纤维增强树脂基复合材料；50为金属涂层。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐明本发明，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定。
实施例
结合附图说明，一种陶瓷-碳-陶瓷混杂复合材料，由[1]C/SiC陶瓷基复合材料、[2]C/C复合材料、[3]硅酸钙陶瓷板和[4]玻璃纤维增强树脂基复合材料四层板材构成夹层结构，其特征在于在C/SiC陶瓷基复合材料、C/C复合材料和硅酸钙陶瓷板相互接触表面制备有一层金属涂层[5]，其中第一层为内层玻璃纤维增强聚酰亚胺树脂，内层玻璃纤维增强聚酰亚胺树脂厚度为5mm；第二层为次内层硅酸钙陶瓷板，次内层硅酸钙陶瓷板厚度为35mm；第三层为次外层C/C复合材料，次外层C/C复合材料厚度为55mm；第四层为外层C/SiC复合材料，外层C/SiC复合材料厚度为5mm。所述的金属涂层为Zr涂层，其渗入到基材内部，呈梯度分布，厚度为1-60μm。

Claims (2)

1.一种陶瓷-碳-陶瓷混杂复合材料，由C/SiC陶瓷基复合材料、C/C复合材料、硅酸钙陶瓷板和玻璃纤维增强树脂基复合材料四层板材构成夹层结构，其特征在于在C/SiC陶瓷基复合材料、C/C复合材料和硅酸钙陶瓷板相互接触表面制备有一层金属涂层，其中第一层为内层玻璃纤维增强树脂基复合材料，内层玻璃纤维增强树脂基复合材料占混杂复合材料总厚度的5～10%；第二层为次内层硅酸钙陶瓷板，次内层硅酸钙陶瓷板占混杂复合材料总厚度的35～40%；第三层为次外层C/C复合材料，次外层C/C复合材料占混杂复合材料总厚度的35～55%；第四层为外层C/SiC复合材料，外层C/SiC复合材料占混杂复合材料总厚度的5～15%。
2.根据权利要求1所述的混杂材料，其特征在于所述的表面金属涂层是由C/SiC陶瓷基复合材料、C/C复合材料、硅酸钙陶瓷板表面向相应基体内部渗入的呈梯度分布的Zr、Nb或Cu金属涂层中的任一种，渗入涂层的全梯度厚度为1-60μm。
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