CN112645723A - 一种颗粒增强超高温陶瓷基复合材料的制备方法 - Google Patents

一种颗粒增强超高温陶瓷基复合材料的制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN112645723A
CN112645723A CN201910960979.XA CN201910960979A CN112645723A CN 112645723 A CN112645723 A CN 112645723A CN 201910960979 A CN201910960979 A CN 201910960979A CN 112645723 A CN112645723 A CN 112645723A
Authority
CN
China
Prior art keywords
temperature ceramic
ultrahigh
composite material
powder
particle
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201910960979.XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN112645723B (zh
Inventor
王艳艳
姜凯
栾强
周长灵
张家路
杨芳红
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shandong Industrial Ceramics Research and Design Institute Co Ltd
Original Assignee
Shandong Industrial Ceramics Research and Design Institute Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shandong Industrial Ceramics Research and Design Institute Co Ltd filed Critical Shandong Industrial Ceramics Research and Design Institute Co Ltd
Priority to CN201910960979.XA priority Critical patent/CN112645723B/zh
Publication of CN112645723A publication Critical patent/CN112645723A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN112645723B publication Critical patent/CN112645723B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/515—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics
    • C04B35/56—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on carbides or oxycarbides
    • C04B35/565—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on carbides or oxycarbides based on silicon carbide
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/622—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/64—Burning or sintering processes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/71—Ceramic products containing macroscopic reinforcing agents
    • C04B35/78—Ceramic products containing macroscopic reinforcing agents containing non-metallic materials
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/38—Non-oxide ceramic constituents or additives
    • C04B2235/3804—Borides
    • C04B2235/3813—Refractory metal borides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/38—Non-oxide ceramic constituents or additives
    • C04B2235/3817—Carbides
    • C04B2235/3839—Refractory metal carbides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/50—Constituents or additives of the starting mixture chosen for their shape or used because of their shape or their physical appearance
    • C04B2235/52—Constituents or additives characterised by their shapes
    • C04B2235/5208—Fibers
    • C04B2235/5216—Inorganic
    • C04B2235/524—Non-oxidic, e.g. borides, carbides, silicides or nitrides
    • C04B2235/5248—Carbon, e.g. graphite

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Ceramic Products (AREA)

Abstract

本发明涉及一种颗粒增强超高温陶瓷基复合材料的制备方法，包括：混合粉体的制备、碳纤维预制体的制备、前驱体浸渍、固化和裂解、重复前驱体浸渍、固化和裂解多次，制得颗粒增强超高温陶瓷基复合材料。本发明通过在碳纤维编制体中引入超高温陶瓷颗粒，并将其与超高温陶瓷前驱体浸渍‑裂解相结合的方式，可使浸渍周期降低到10次以内，缩短制备周期；同时，由于超高温陶瓷粉体较超高温陶瓷前驱体价格明显降低，能够降低复合材料制备成本。

Description

一种颗粒增强超高温陶瓷基复合材料的制备方法
技术领域
本发明涉及复合材料技术领域，具体涉及一种颗粒增强超高温陶瓷基复合材料的制备方法，尤其适用于ZrB2/ZrC颗粒增强的Cf-ZrB2/ZrC-SiC超高温陶瓷材料的制备。
背景技术
超高温材料(UHTMs)作为材料家族中重要一类，指的是在高温环境下(例如大于2400℃)以及反应气氛中(例如原子氧环境)能够保持物理和化学稳定性的一种特殊材料。超高温陶瓷(UHTCs)包括具有3000℃以上的高熔点，并具有优良的高温抗氧化性、耐烧蚀性和抗热震性的过渡金属的硼化物、碳化物和氮化物，有望应用于航天火箭的发动机、太空往返飞行器、大气层内高超声速飞行器的鼻锥、前缘和高超音速运载工具的防热系统和推进系统等。
超高温陶瓷具有一系列优良的性能使它在航空航天领域具有广阔的应用前景，但是陶瓷材料固有的脆性又限制了它的推广应用。近年来，众多研究者对连续纤维增强超高温陶瓷，尤其是连续碳纤维增强ZrB2-SiC陶瓷基复合材料进行了大量的研究。研究表明，制备的碳纤维增强陶瓷基复合材料具有优良的力学性能及抗氧化性。
现有技术中，大多数研究者采用前驱体浸渍-裂解(PIP)工艺将超高温陶瓷以液相前驱体的方式引入到Cf/SiC复合材料的表面，通常要反复15-20次浸渍-裂解过程才能够使其密度达到1.9gcm3。该材料能够满足短时间内的耐高温、抗氧化性需求，但是对于长时间1500s以上的需求，由于浸渍的纳米超高温陶瓷仅仅富集在材料的表面，表面抗氧化层经过一段时间的烧蚀后会露出碳纤维，因此无法实现长时间的抗氧化性需求。同时，现有技术还存在浸渍-裂解过程中体积收缩影响材料力学性能、复合材料内部的孔隙无法填充、超高温陶瓷前驱体成本较高等问题。
发明内容
为了解决上述现有技术中的不足，本发明的目的在于提供颗粒增强超高温陶瓷基复合材料的制备方法，该制备方法能够有效解决复合材料致密度低、成本高、制备周期长，复合材料长时间抗氧化性差的问题。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案为：
一种颗粒增强超高温陶瓷基复合材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)混合粉体的制备：将超高温陶瓷粉体烘干后与SiC粉体混合，得到混合粉体；
(2)碳纤维预制体的制备：以碳纤维无纬布与网胎交替铺层，在布与网胎层间加入步骤(1)中的混合粉体，得到碳纤维预制体，将碳纤维预制体置于CVI炉体内制备热解碳，得到复合材料；
(3)前驱体浸渍、固化和裂解：将步骤(2)中得到的复合材料于浸渍剂中浸渍，浸渍后的复合材料依次进行固化和裂解，所述浸渍剂包括聚碳硅烷和超高温陶瓷前驱体；
(4)重复步骤(3)，制得颗粒增强超高温陶瓷基复合材料。
步骤(2)中将超高温陶瓷粉体和SiC粉体均处理至中位粒径，使超高温陶瓷颗粒与碳纤维之间形成弱界面层结合，有利于提高力学性能。
优选的，所述步骤(1)中的超高温陶瓷粉体至少包括ZrB2、ZrC、HfB2、HfC中的一种或者两种。
优选的，所述步骤(1)包括：
将超高温陶瓷粉体处理至中位粒径并于烘箱中烘干后，与SiC粉体以一定的比例混合球磨，烘干过筛，得混合粉体。
所述SiC粉体与超高温陶瓷粉体的体积比为1:3-6，所述超高温陶瓷粉体的中位粒径为1.2-2.5μm，所述SiC粉体的中位粒径为1.0-2.0μm，超高温陶瓷颗粒与SiC粉体的粒径相近，有利于二者的混合。
优选的，所述超高温陶瓷粉体以酒精为介质经循环搅拌磨处理至中位粒径，转速为200-350转/分钟，球磨时间为4-8h，烘干温度为40-55℃。
优选的，所述步骤(2)中通过连续针刺方式制备得到碳纤维预制体，制得碳纤维预制体的密度为0.8-1.2g/cm3，所述碳纤维无纬布至少包括T300、T700和T800。
优选的，所述步骤(2)中，在CVI炉体内通入碳前驱体，在温度为800-1000℃，沉积时间24-72小时的条件下制备热解碳。
所述碳前驱体包括甲烷、丙烷、或液化焦油等。
优选的，所述步骤(3)中，所述聚碳硅烷与超高温陶瓷前驱体在有机液体中混合均匀，所述聚碳硅烷与超高温陶瓷前驱体的体积比为1:3-6，所述超高温陶瓷前驱体包括聚硼锆烷、聚碳锆烷、硼化铪、碳化铪的液相前驱体中的一种或两种，所述有机液体为二甲苯或聚乙烯基苯。
优选的，所述步骤(3)中浸渍压力为4-10MPa，在惰性气氛，温度150-200℃，12-24h的条件下进行惰化。
优选的，所述步骤(3)中的裂解温度为1100-1500℃，保护气为惰性气体，保温时间为2-5h。
优选的，所述步骤(4)中，当增重质量小于原质量的1％时，停止裂解，即制备得到颗粒增强超高温陶瓷基复合材料。
本发明的步骤(2)中，在碳纤维无纬布与网胎层间加入超高温陶瓷粉体与SiC粉体的混合粉体，制得碳纤维预制体。通过在碳纤维编制体中引入超高温陶瓷颗粒，能够填充复合材料内部孔隙，显著提高碳纤维预制体密度，一方面使其在浸渍-裂解过程中减少复合材料的体积收缩，另一方面，由于预制体密度增加，要达到相同的最终产品密度，所需要的后期浸渍-裂解次数大大减少，可由现有技术的15次以上缩短至10次以内，明显降低制备周期；同时，由于超高温陶瓷粉体(600-1000元/千克)较超高温陶瓷前驱体(3000-6000元/千克)价格明显降低，能够降低复合材料制备成本。
步骤(3)中进行了超高温陶瓷前驱体浸渍-裂解，因此本发明采用预制体中添加超高温陶瓷颗粒与超高温陶瓷前驱体浸渍-裂解相结合的方式，既能够通过微米级颗粒填充复合材料内部孔隙，又能够通过前驱体转化的纳米超高温陶瓷填充复合材料表面孔隙，因此在提高材料致密度的同时抗氧化性由200秒增加到1500秒以上。此外，对于长时间1500s以上的需求，由于微米级颗粒填充复合材料内部孔隙，表面抗氧化层经过一段时间的烧蚀后不会露出碳纤维，因此可实现长时间的抗氧化性需求。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1、本发明的颗粒增强超高温陶瓷基复合材料的制备方法通过在碳纤维编制体中引入超高温陶瓷颗粒，能够填充复合材料内部孔隙，显著提高碳纤维预制体密度，一方面使其在浸渍-裂解过程中减少复合材料的体积收缩，另一方面，由于预制体密度增加，要达到相同的最终产品密度，所需要的后期浸渍-裂解次数大大减少，可由现有技术的15次以上缩短至10次以内，明显降低制备周期；同时，由于超高温陶瓷粉体(600-1000元/千克)较超高温陶瓷前驱体(3000-6000元/千克)价格明显降低，能够降低复合材料制备成本。
2、本发明的颗粒增强超高温陶瓷基复合材料的制备方法，通过采用预制体中添加超高温陶瓷颗粒与超高温陶瓷前驱体浸渍-裂解相结合的方式，既能够通过微米级颗粒填充复合材料内部孔隙，又能够通过前驱体转化的纳米超高温陶瓷填充复合材料表面孔隙，因此在提高材料致密度的同时抗氧化性由200秒增加到1500秒以上。
附图说明
图1为本发明中实施例1制备的连续碳纤维-ZrB2颗粒增强的ZrB2-SiC复合材料内部微观形貌图；
图2为本发明中实施例2制备的连续碳纤维-ZrC颗粒增强的ZrC-SiC复合材料经过1000s烧蚀前的表面宏观照片；
图3为本发明中实施例2制备的连续碳纤维-ZrC颗粒增强的ZrC-SiC复合材料经过1000s烧蚀后的表面宏观照片；
图4为本发明实施例3中的HfB2粉体微观结构；
图5为本发明实施例3中的HfB2能谱图。
图中，1ZrB2颗粒，2碳纤维。
具体实施方式
为了更好的了解本发明的技术方案，下面结合具体实施例、说明书附图对本发明作进一步说明。
实施例一：
本实施例提供了一种ZrB2陶瓷颗粒增强Cf-ZrB2-SiC复合材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)ZrB2粉体处理：采用市售ZrB2粉体，中位粒径为14微米左右。在循环搅拌磨预混缸内加入15L酒精与5Kg ZrB2粉体，以SiC球为研磨球，酒精为介质，调节转速300转/分钟，研磨5h后测中位粒径为1.5微米。
(2)混合粉体制备：选取中位粒径为1.5μm的SiC粉体与ZrB2比例为体积比1:4，以酒精为介质球磨2h后在烘箱中45℃烘干。
(3)纤维与混合粉混编：以T700，6K碳纤维无纬布与T700，12K的网胎0°/90°交替铺层，层间加入SiC与ZrB2混合粉体，以针刺方式制备得到碳纤维预制体，密度为0.8g/cm3。
(4)CVI沉积热解碳：将碳纤维预制体置于CVI炉体内，通入甲烷，控制温度900℃沉积24小时制备为毛坯后取出。
(5)前驱体浸渍-固化：将聚碳硅烷与聚硼锆烷以体积比1:4在二甲苯中混合均匀后作为浸渍剂。将毛坯置于浸渍剂中抽真空，在8MPa下浸渍2h。调节真空烘箱温度150℃，固化12h。
(6)前驱体裂解：将固化后的复合材料置于高温炉内，通入氩气升温至1100℃，保温时间为2h。
(7)重复步骤(5)、(6)，经过8次循环后复合材料密度达到2.0g/cm3,停止浸渍。
图1为本实施例制备的连续碳纤维-ZrB2颗粒增强的ZrB2-SiC复合材料内部微观形貌图，由图1可知：根据ZrB2颗粒1和碳纤维2分布的位置可以看出，ZrB2颗粒1分散在复合材料基体中。一方面在复合材料受力过程中，裂纹遇到ZrB2颗粒1会产生裂纹偏转效应，提高材料的力学性能，另一方面，在烧蚀过程中ZrB2颗粒1氧化成的B2O3和ZrO2，B2O3形成硼硅酸盐玻璃层实现复合材料低温抗氧化，ZrO2实现复合材料高温抗氧化，从而实现复合材料的全温域抗氧化。
实施例2
本实施例提供了一种ZrC陶瓷颗粒增强Cf-ZrC-SiC复合材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)ZrC粉体处理：采用市售ZrC粉体，中位粒径为10微米左右。在循环搅拌磨预混缸内加入15L酒精与5Kg ZrC粉体，以SiC球为研磨球，酒精为介质，调节转速350转/分钟，研磨3h后测中位粒径为1.0微米。
(2)混合粉体制备：选取中位粒径为1.0μm的SiC粉体与ZrC比例为体积比1:5，以酒精为介质球磨时间为4h后在烘箱中50℃烘干。
(3)纤维与混合粉混编：以T700，6K碳纤维无纬布与T700，12K的网胎0°/90°交替铺层，层间加入步骤2中的混合粉体，以针刺方式制备得到碳纤维预制体，密度为1.0g/cm3。
(4)CVI沉积热解碳：将碳纤维预制体置于CVI炉体内，通入甲烷，控制温度1000℃沉积36小时制备为毛坯后取出。
(5)浸渍-固化：将聚碳硅烷与聚碳锆烷以体积比1:5在二甲苯中混合均匀后作为浸渍剂。将毛坯置于浸渍剂中抽真空，在8MPa下浸渍3h。调节真空烘箱温度200℃，固化18h。
(6)前驱体裂解：将固化后的复合材料置于高温炉内，通入氩气升温至1200℃，保温时间为3h。
(7)重复步骤(5)、(6)，经过5次循环后复合材料密度达到2.2g/cm3,停止浸渍。
图2和图3分别为连续碳纤维-ZrC颗粒增强的ZrC-SiC复合材料经过1000s烧蚀前、后的表面宏观照片，从图中可以看出，烧蚀1000秒后复合材料表面几乎没有变化，复合材料表现出优异的抗氧化性能。
实施例3
本实施例提供了一种HfB2陶瓷颗粒增强Cf-HfB2-SiC复合材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)HfB2粉体处理：采用市售HfB2粉体，中位粒径为12微米左右。在循环搅拌磨预混缸内加入15L酒精与5Kg HfB2粉体，以SiC球为研磨球，酒精为介质，调节转速280转/分钟，研磨3h后测中位粒径为2.0微米。
(2)混合粉体制备：选取中位粒径为2.0μm的SiC粉体与HfB2比例为体积比1:6，以酒精为介质球磨时间为6h后在烘箱中55℃烘干。
(3)纤维与混合粉混编：以T800，6K碳纤维无纬布与T800，12K的网胎0°/90°交替铺层，层间加入步骤2中的混合粉体，以针刺方式制备得到碳纤维预制体，密度为1.2g/cm3。
(4)CVI沉积热解碳：将碳纤维预制体置于CVI炉体内，通入甲烷，控制温度950℃沉积48小时制备为毛坯后取出。
(5)浸渍-固化：将聚碳硅烷与硼化铪前驱体以体积比1:6在二甲苯中混合均匀后作为浸渍剂。将毛坯置于浸渍剂中抽真空，在8MPa下浸渍4h。调节真空烘箱温度180℃，固化24h。
(6)前驱体裂解：将固化后的复合材料置于高温炉内，通入氩气升温至1500℃，保温时间为5h。
(7)重复步骤(5)、(6)，经过6次循环后复合材料密度达到2.5g/cm3,停止浸渍。
图4和图5分别为本实施例中的HfB2粉体微观结构及能谱图，从图中可以看到所采用的粉体原料纯度较高，其能够耐3000℃高温，有利于提高复合材料的耐高温性能。
以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

Claims (10)

1.一种颗粒增强超高温陶瓷基复合材料的制备方法，其特征是，包括如下步骤：
(1)混合粉体的制备：将超高温陶瓷粉体烘干后与SiC粉体混合，得到混合粉体；
(2)碳纤维预制体的制备：以碳纤维无纬布与网胎交替铺层，在碳纤维无纬布与网胎层间加入步骤(1)中的混合粉体，得到碳纤维预制体，将碳纤维预制体置于CVI炉体内制备热解碳，得到复合材料；
(3)前驱体浸渍、固化和裂解：将步骤(2)中得到的复合材料于浸渍剂中浸渍，浸渍后的复合材料依次进行固化和裂解，所述浸渍剂包括聚碳硅烷和超高温陶瓷前驱体；
(4)重复步骤(3)，制得颗粒增强超高温陶瓷基复合材料。
2.根据权利要求1所述的颗粒增强超高温陶瓷基复合材料的制备方法，其特征是，所述步骤(1)中的超高温陶瓷粉体至少包括ZrB2、ZrC、HfB2、HfC中的一种或者两种。
3.根据权利要求1所述的颗粒增强超高温陶瓷基复合材料的制备方法，其特征是，所述步骤(1)包括：
将超高温陶瓷粉体处理至中位粒径并于烘箱中烘干后，与SiC粉体以一定的比例混合球磨，烘干过筛，得混合粉体。
所述SiC粉体与超高温陶瓷粉体的体积比为1:3-6，所述超高温陶瓷粉体的中位粒径为1.2-2.5μm，所述SiC粉体的中位粒径为1.0-2.0μm。
4.根据权利要求3所述的颗粒增强超高温陶瓷基复合材料的制备方法，其特征是，所述超高温陶瓷粉体以酒精为介质经循环搅拌磨处理至中位粒径，转速为200-350转/分钟，球磨时间为4-8h，烘干温度为40-55℃。
5.根据权利要求1所述的颗粒增强超高温陶瓷基复合材料的制备方法，其特征是，所述步骤(2)中通过连续针刺方式制备得到碳纤维预制体，制得碳纤维预制体的密度为0.8-1.2g/cm3，所述碳纤维无纬布至少包括T300、T700和T800。
6.根据权利要求1所述的颗粒增强超高温陶瓷基复合材料的制备方法，其特征是，所述步骤(2)中，在CVI炉体内通入碳前驱体，在温度为800-1000℃，沉积时间24-72小时的条件下制备热解碳。
7.根据权利要求1所述的颗粒增强超高温陶瓷基复合材料的制备方法，其特征是，所述步骤(3)中，所述聚碳硅烷与超高温陶瓷前驱体在有机液体中混合均匀，所述聚碳硅烷与超高温陶瓷前驱体的体积比为1:3-6，所述超高温陶瓷前驱体包括聚硼锆烷、聚碳锆烷、硼化铪、碳化铪的液相前驱体中的一种或两种，所述有机液体为二甲苯或聚乙烯基苯。
8.根据权利要求1所述的颗粒增强超高温陶瓷基复合材料的制备方法，其特征是，所述步骤(3)中浸渍压力为4-10MPa，在惰性气氛，温度150-200℃，12-24h的条件下进行惰化。
9.根据权利要求1所述的颗粒增强超高温陶瓷基复合材料的制备方法，其特征是，所述步骤(3)中的裂解温度为1100-1500℃，保护气为惰性气体，保温时间为2-5h。
10.根据权利要求1所述的颗粒增强超高温陶瓷基复合材料的制备方法，其特征是，所述步骤(4)中，当增重质量小于原质量的1％时，停止裂解，即制备得到颗粒增强超高温陶瓷基复合材料。
CN201910960979.XA 2019-10-11 2019-10-11 一种颗粒增强超高温陶瓷基复合材料的制备方法 Active CN112645723B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910960979.XA CN112645723B (zh) 2019-10-11 2019-10-11 一种颗粒增强超高温陶瓷基复合材料的制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910960979.XA CN112645723B (zh) 2019-10-11 2019-10-11 一种颗粒增强超高温陶瓷基复合材料的制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN112645723A true CN112645723A (zh) 2021-04-13
CN112645723B CN112645723B (zh) 2023-09-01

Family

ID=75342699

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910960979.XA Active CN112645723B (zh) 2019-10-11 2019-10-11 一种颗粒增强超高温陶瓷基复合材料的制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN112645723B (zh)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111253171A (zh) * 2020-03-18 2020-06-09 西北工业大学 一种纤维增强碳化铪陶瓷基复合材料的致密化制备方法
CN114621020A (zh) * 2022-05-16 2022-06-14 浙江德鸿碳纤维复合材料有限公司 一种碳陶复合结构及其制备方法
CN115286414A (zh) * 2022-08-17 2022-11-04 陕西美兰德炭素有限责任公司 一种单晶硅拉制炉用炭炭底加热器的制备方法
CN116082053A (zh) * 2023-02-24 2023-05-09 中南大学 一种陶瓷改性碳/碳复合材料的快速制备方法
CN116143535A (zh) * 2023-03-02 2023-05-23 中南大学 一种碳/陶复合材料的制备方法
CN116332663A (zh) * 2023-03-02 2023-06-27 中南大学 一种碳/碳-碳化硅复合材料的制备方法
CN117945775A (zh) * 2024-03-21 2024-04-30 西安源创航空科技有限公司 一种Cf/ZrC陶瓷复合材料的制备方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103058711A (zh) * 2012-12-14 2013-04-24 西北工业大学 一种通过超高温陶瓷粉基体改性制备超高温陶瓷基复合材料的方法
CN103964882A (zh) * 2014-04-29 2014-08-06 中国科学院上海硅酸盐研究所 一种纤维增强超高温陶瓷基复合材料的制备方法
CN104909792A (zh) * 2015-05-27 2015-09-16 航天材料及工艺研究所 一种连续纤维增强碳化锆基复合材料及其制备方法
WO2017130134A1 (en) * 2016-01-27 2017-08-03 Consiglio Nazionale Delle Ricerche Composite material based on c/sic fibers with ultra-refractory, high tenacity and ablation resistant matrix
CN110304932A (zh) * 2019-08-11 2019-10-08 西南石油大学 一种具有HfB2界面的Cf/SiC复合材料的制备方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103058711A (zh) * 2012-12-14 2013-04-24 西北工业大学 一种通过超高温陶瓷粉基体改性制备超高温陶瓷基复合材料的方法
CN103964882A (zh) * 2014-04-29 2014-08-06 中国科学院上海硅酸盐研究所 一种纤维增强超高温陶瓷基复合材料的制备方法
CN104909792A (zh) * 2015-05-27 2015-09-16 航天材料及工艺研究所 一种连续纤维增强碳化锆基复合材料及其制备方法
WO2017130134A1 (en) * 2016-01-27 2017-08-03 Consiglio Nazionale Delle Ricerche Composite material based on c/sic fibers with ultra-refractory, high tenacity and ablation resistant matrix
CN110304932A (zh) * 2019-08-11 2019-10-08 西南石油大学 一种具有HfB2界面的Cf/SiC复合材料的制备方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
李贺军等: "《中国战略性新兴产业.新材料. 碳/碳复合材料》", 31 December 2017, 中国铁道出版社 *
陈照峰等: "《无机非金属材料》", 28 February 2016, 西北工业大学出版社 *

Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111253171B (zh) * 2020-03-18 2022-05-03 西北工业大学 一种纤维增强碳化铪陶瓷基复合材料的致密化制备方法
CN111253171A (zh) * 2020-03-18 2020-06-09 西北工业大学 一种纤维增强碳化铪陶瓷基复合材料的致密化制备方法
CN114621020A (zh) * 2022-05-16 2022-06-14 浙江德鸿碳纤维复合材料有限公司 一种碳陶复合结构及其制备方法
CN114621020B (zh) * 2022-05-16 2022-10-14 浙江德鸿碳纤维复合材料有限公司 一种碳陶复合结构及其制备方法
CN115286414B (zh) * 2022-08-17 2023-08-18 陕西美兰德新材料股份有限公司 一种单晶硅拉制炉用炭炭底加热器的制备方法
CN115286414A (zh) * 2022-08-17 2022-11-04 陕西美兰德炭素有限责任公司 一种单晶硅拉制炉用炭炭底加热器的制备方法
CN116082053A (zh) * 2023-02-24 2023-05-09 中南大学 一种陶瓷改性碳/碳复合材料的快速制备方法
CN116082053B (zh) * 2023-02-24 2024-05-03 中南大学 一种陶瓷改性碳/碳复合材料的快速制备方法
CN116143535A (zh) * 2023-03-02 2023-05-23 中南大学 一种碳/陶复合材料的制备方法
CN116332663A (zh) * 2023-03-02 2023-06-27 中南大学 一种碳/碳-碳化硅复合材料的制备方法
CN116143535B (zh) * 2023-03-02 2024-05-31 中南大学 一种碳/陶复合材料的制备方法
CN116332663B (zh) * 2023-03-02 2024-06-28 中南大学 一种碳/碳-碳化硅复合材料的制备方法
CN117945775A (zh) * 2024-03-21 2024-04-30 西安源创航空科技有限公司 一种Cf/ZrC陶瓷复合材料的制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN112645723B (zh) 2023-09-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN112645723B (zh) 一种颗粒增强超高温陶瓷基复合材料的制备方法
CN112341235B (zh) 超高温自愈合陶瓷基复合材料的多相耦合快速致密化方法
CN108117412B (zh) 一种层叠结构C/C-SiC-ZrB2复合材料及其制备方法
CN110028330B (zh) 一种陶瓷基复合材料及其制备方法
US6024898A (en) Article and method for making complex shaped preform and silicon carbide composite by melt infiltration
CN111099911B (zh) 一种碳纤维增强碳-碳化硅-碳化锆复合材料及其制备方法
US8529995B2 (en) Method for producing parts made of a thermostructural composite material
CN107986807B (zh) 长时间抗氧化Cf/C-SiBCN复合材料的制备方法
CN108046819B (zh) 一种结构功能一体化C/C-SiC摩擦材料及制备方法
CN107353025A (zh) 一种耐1200℃抗氧化的陶瓷基复合材料的制备方法
CN111454073A (zh) 一种高导热、强结合、耐烧蚀的超高温陶瓷基复合材料及其制备方法
CN106882974B (zh) 一种高HfC含量C/HfC-SiC复合材料的制备方法
CN113045326B (zh) 一种改性碳/碳复合材料的制备方法
CN112645725B (zh) 一种带有台阶结构的陶瓷基复合材料构件及其制备方法
CN106431444A (zh) 用化学蒸汽浸渗（cvi）制备的具有受控微结构的陶瓷基复合结构
CN112409009B (zh) 一种基于液相浸渍和原位转化提高热结构复合材料抗氧化性能的方法
US20170029340A1 (en) Uniformity of fiber spacing in cmc materials
CN114276142B (zh) 一种涂敷-反应熔渗制备多元超高温陶瓷涂层的方法
CN112142486A (zh) 抗烧蚀碳化硅纤维增强陶瓷基复合材料的制备方法
CN110627514A (zh) 一种C/SiC-HfB2复合材料及其制备方法
CN110776339B (zh) 一种用于C/ZrC-SiC复合材料的抗氧化涂层及其制备方法
CN106882976B (zh) 一种C/HfC-ZrC-SiC复合材料的制备方法
JP2000185977A (ja) セラミック系マトリックス複合材料の誘電特性の変更方法
CN108530104A (zh) Pip结合原位生长石墨烯/氮化硼纳米管陶瓷基复合材料致密化方法
CN117024164A (zh) 一种陶瓷改性碳碳复合材料鼻锥及其制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant