CN116396091A - 一种高强韧、高导热、耐烧蚀陶瓷梯度改性c/c复合材料及制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种高强韧、高导热、耐烧蚀陶瓷梯度改性C/C复合材料及制备方法。通过常压CVD工艺在低密度C/C复合材料中获得碳纤维上原位定向生长的SiC纳米线，构建碳纤维‑SiC纳米线多尺度预制体。并结合陶瓷组元梯度分布的结构设计及后续的致密工艺最终制备了定向SiC纳米线和陶瓷组元梯度分布协同改性C/C复合材料。本发明采用催化剂辅助气‑液‑固(VLS)机制，制备的SiC纳米线在单根碳纤维表面整体定向明显，并在低密度C/C内部实现了大面积、可重复地原位定向生长阵列的效果。相比于随机取向的SiC纳米线，原位定向生长的SiC纳米线与基体之间产生纳米尺度机械互锁，从而可以将负载有效地从基体转移到纳米线上，被认为具有更优异的增韧效果。
Description
技术领域
本发明属于改性C/C复合材料及制备方法，涉及一种高强韧、高导热、耐烧蚀陶瓷梯度改性C/C复合材料及制备方法，具体涉及一种基于定向SiC纳米线和陶瓷梯度分布构筑高强韧、高导热、耐烧蚀陶瓷改性C/C复合材料的方法。
背景技术
当高超声速飞行器以数倍马赫的速度在大气层中飞行时，持续的高热流输入使得飞行器机翼前缘和鼻锥等热防护系统的温度迅速提升，一旦超过热防护材料的服役温度，飞行器结构将会遭到破坏甚至瓦解。因此，高效热防护系统和热防护材料是高超声速飞行器在极端环境下长时稳定服役的关键基础。碳/碳(C/C)复合材料具有优异的综合热机械性能，在先进飞行器超高温热防护领域具有良好的应用前景。但C/C复合材料在高温有氧环境中的迅速氧化和烧蚀是限制其进一步广泛应用和发展的一大瓶颈。目前将抗烧蚀超高温陶瓷(UHTCs)组元引入到C/C复合材料基体是改善其抗氧化烧蚀性能的有效手段。但UHTCs具有脆性大热膨胀系数高等缺点，且传统陶瓷改性C/C复合材料热疏导能力差，这导致飞行器在超高速、高机动、长航时飞行时，气动热在材料表面积聚，难以向后方快速传输，并产生大温度梯度和由此激发并急剧增加的热应力，易造成严重的“驻点”烧蚀行为和基体的结构性破坏。因此，如何缓解陶瓷改性C/C复合材料服役前端局部过热、并同步提升基体结构稳定性是进一步提高C/C-UHTCs复合材料长时间稳定服役的关键。
针对UHTCs热障涂层驻点热积聚严重导致热应力上升和由此引发的涂层开裂和剥落等问题，研究学者提出了构造梯度涂层以缓解热失配、调控界面应力的思路，可以有效抑制涂层内裂纹的产生(论文1“Corrosion Science,2022,200:110215”)；然而，该方法主要应用于涂层领域，关于C/C复合材料基体的梯度改性方案鲜有人研究。此外，在C/C预制体内引入纳米管、纳米线等一维纳米材料，构建纳米材料-碳纤维多尺度预制体，可实现对碳基体在微纳跨尺度上的有效补强，改善纤维与基体的界面结合，从而提高复合材料的力学性能(文献2“Materials Science and Engineering:A,2016,651:583-589”)；除力学性能提升外，也有研究表明，SiC纳米线的引入构建了网状互锁结构，能在复合材料内部形成传热通道，提高复合材料的导热性能(文献3“Corrosion Science,2016,107:9-20”)；但是，现有工艺制备的SiC纳米线在C/C基体内部分布取向随机，进而造成载荷和热量传递效果不佳，SiC纳米线增韧和导热提升效果受限。因此，在预制体基体内获得原位定向生长的SiC纳米线并设计陶瓷组元梯度分布是进一步改善改性C/C复合材料导热性能，并协同提高其韧性和抗烧蚀性能的关键。
本发明将通过常压CVD工艺结合梯度陶瓷引入技术，制备定向SiC纳米线和陶瓷梯度分布协同改性C/C复合材料。该方法在碳纤维预制体内得到定向SiC纳米线-碳纤维多尺度机械连锁结构和传热通道，并有效设计出陶瓷梯度分布改性碳基体，为构筑高强韧、高导热、耐烧蚀陶瓷改性C/C复合材料提供新的技术和方法。
发明内容
要解决的技术问题
为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种基于定向SiC纳米线和陶瓷梯度分布构筑耐烧蚀陶瓷改性C/C复合材料的方法，是一种基于定向SiC纳米线和陶瓷梯度分布构筑高强韧、高导热、耐烧蚀陶瓷改性C/C复合材料的方法。本方案通过常压CVD法在低密度C/C复合材料中获得碳纤维上原位定向生长的SiC纳米线，构建碳纤维-SiC纳米线多尺度预制体。并结合陶瓷组元梯度分布的结构设计及后续的致密工艺最终制备了定向SiC纳米线和陶瓷组元梯度分布协同改性C/C复合材料。本发明制备的SiC纳米线在单根碳纤维表面整体定向明显，并在低密度C/C内部实现了大面积、可重复地原位定向生长SiC纳米线阵列的效果。将SiC纳米线-碳纤维多尺度结构的构建与C/C基体的陶瓷组元梯度改性设计相结合，不仅可以对整个C/C基体实现微纳米尺度上的强韧化；而且在C/C服役前端抗烧蚀区设计了含SiC纳米线的高含量陶瓷组元，可以在氧化或烧蚀过程中有效抑制快速氧化通道的形成和碳基体的开裂；此外，定向SiC纳米线的引入在碳纤维间构建了纳米级的快速传热通道，而且C/C内陶瓷组元呈现梯度分布(从服役前端到后端，陶瓷含量逐渐降低)，这都有助于改善C/C复合材料的导热特性，实现其在烧蚀过程中的快速散热。一种基于定向SiC纳米线和陶瓷组元梯度分布构筑高强韧、高导热、耐烧蚀陶瓷改性C/C复合材料的方法。
技术方案
一种基于定向SiC纳米线和陶瓷梯度分布构筑耐烧蚀陶瓷改性C/C复合材料的方法，其特征在于步骤如下：
步骤1：对低密度C/C复合材料进行预处理；
步骤2、在低密度C/C复合材料内定向制备SiC纳米线：将步骤1处理后的低密度C/C复合材料置于金属盐催化剂乙醇溶液中浸泡后取出并烘干，得到负载有催化剂的低密度C/C复合材料；
将SiO2、Si、C的混合粉体置于石墨坩埚底部，并将负载有催化剂的低密度C/C试样悬挂于坩埚内的粉料上方，将石墨坩埚放置于气氛烧结炉高温反应室；然后在流量为10～200mL/min的氩气气氛保护下，以5～10℃/min的升温速率升至1200～1800℃，保温0.5～10h，关闭电源，自然冷却至室温，在低密度C/C复合材料内定向制备SiC纳米线；
步骤3、陶瓷组元梯度分布引入：采用陶瓷组元分区工艺或选区引入工艺，在步骤2中制备的SiC纳米线-低密度C/C复合材料内引入梯度分布的陶瓷组元，然后烘干固化；
步骤4、进行热处理：热处理参数为：在10～200mL/min的氩气或氮气气，保护下高温800～2500℃热处理1～10h对陶瓷进行转化或者烧结，最终实现陶瓷组元在C/C基体中的梯度分布。
所述步骤1低密度C/C复合材料的预处理用无水乙醇和去离子水超声清洗10～70min，然后将其放置在60～100℃的烘箱内5～24h，直至于烘干。
所述低密度C/C复合材料的密度为0.45～1.2g/cm3的低密度C/C复合材料。
所述金属盐催化剂乙醇溶液浓度为0.1～2mol/L。
所述在金属盐催化剂乙醇溶液中浸泡2～24h。
所述SiO2、Si、C的混合粉体的质量百分比为1:0.1～0.6:0.2～0.8。
所述的金属盐催化剂乙醇溶液包括但不限于：硝酸铁、硝酸钴、硝酸镍、硫酸亚铁、硫酸钴、硫酸镍、氯化铁、氯化钴或氯化镍。
所述的陶瓷料浆包括但不限于：ZrB2、HfB2、TaB2、ZrC、HfC、TaC、SiC或MoSi2中一种或多种。
所述陶瓷组元分区工艺或选区引入工艺包括但不限于：聚合物前驱体分区浸渍裂解法、陶瓷料浆分区浸渍法、陶瓷料浆选区注射法、超声分区浸渍法中的一种或多种的组合，并在浸渍深度工艺参数中、在浸渍用料浆的组分和含量的范围内进行优化。
一种所述基于定向SiC纳米线和陶瓷梯度分布构筑高强韧、高导热、耐烧蚀陶瓷改性C/C复合材料，其特征在于：SiC纳米线在单根碳纤维表面整体定向重复地原位定向生长SiC纳米线阵列，在C/C服役前端抗烧蚀区有含SiC纳米线的高含量陶瓷组元，定向SiC纳米线的引入在碳纤维间构建了纳米级的传热通道，C/C内陶瓷组元呈现梯度分布改善C/C复合材料的在烧蚀过程中散热的导热特性；所述C/C内陶瓷组元呈现梯度分布是从服役前端到后端，陶瓷含量逐渐降低。
有益效果
本发明提出的一种基于定向SiC纳米线和陶瓷组元梯度分布构筑高强韧、高导热、耐烧蚀陶瓷改性C/C复合材料的方法。通过常压CVD工艺在低密度C/C复合材料中获得碳纤维上原位定向生长的SiC纳米线，构建碳纤维-SiC纳米线多尺度预制体。并结合陶瓷组元梯度分布的结构设计及后续的致密工艺最终制备了定向SiC纳米线和陶瓷组元梯度分布协同改性C/C复合材料。本发明采用催化剂辅助气-液-固(VLS)机制，制备的SiC纳米线在单根碳纤维表面整体定向明显，并在低密度C/C内部实现了大面积、可重复地原位定向生长阵列的效果。相比于随机取向的SiC纳米线，原位定向生长的SiC纳米线与基体之间产生纳米尺度机械互锁，从而可以将负载有效地从基体转移到纳米线上，被认为具有更优异的增韧效果。
此外，引入SiC纳米线后，SiC纳米线在相邻碳纤维之间互相搭接，构建纳米尺度的快速传热通道，使得复合材料在纤维轴平行和垂直方向的导热系数都大幅增加，被认为加速了烧蚀过程中的热扩散。此外，本发明制备的材料结构和热稳定性强，针对烧蚀过程中造成的局部过热以及构件尺寸形状和大温度梯度引起的应力集中，本发明有效设计陶瓷梯度改性C/C基体的方案，以实现热膨胀系数的有效匹配，从而缓解烧蚀过程中的局部过热和热应力引起的结构性破坏，为提高C/C复合材料的抗氧化/烧蚀性能提供了新的技术和方法。
附图说明
图1：一种基于定向SiC纳米线和陶瓷梯度分布协同改性C/C复合材料的制备工艺流程图；该流程图清晰地展示了本发明所提出的制备过程，该制备过程主要分为3步，操作简单。
图2：本发明所制备的定向SiC纳米线和陶瓷梯度分布协同改性C/C复合材料的结构示意图。
1和2为不同种类的陶瓷，3为SiC纳米线。该图展示了本方案将SiC纳米线-碳纤维多尺度结构的构建与C/C基体的陶瓷组元梯度改性设计相结合的思路。制备的SiC纳米线在单根碳纤维表面整体定向明显，并在C/C基体内部实现了大面积、可重复地原位生长SiC纳米线阵列的效果。而含SiC纳米线的高含量陶瓷组元主要存在于在C/C服役前端抗烧蚀区。
具体实施方式
现结合实施例、附图对本发明作进一步描述：
实施例1：
一、低密度C/C复合材料处理：取密度为0.85g/cm3的低密度C/C复合材料，用无水乙醇和去离子水超声清洗30min，然后将其放置在80℃的烘箱内12h，烘干，取出。
二、低密度C/C复合材料内定向SiC纳米线的制备：配置浓度为1mol/L的硝酸镍乙醇溶液，将步骤一中低密度C/C复合材料放置于该溶液中浸泡2h，取出，烘干，备用。将质量百分比为1:0.4:0.5的SiO2、Si、C粉体球磨混合处理并烘干。然后称取上述混合粉末5g置于石墨坩埚底部，并将负载有催化剂的低密度C/C试样悬挂于坩埚内的粉料上方，将石墨坩埚放置于气氛烧结炉高温反应室；然后在氩气气氛(流量为50mL/min)保护下，以6℃/min的升温速率升至1500℃，保温1h，关闭电源，自然冷却至室温，取出试样。
三、超高温陶瓷的梯度引入：
将碳化锆有机前驱体与聚碳硅烷按质量百分比为3:1溶于一定量的二甲苯中，通过超声波充分振荡至完全混合，随后将步骤二中制备的SiC纳米线-低密度C/C复合材料在前驱体溶液中悬挂真空浸渍30min，取出，烘干。在浸渍过程中控制复合材料浸入深度为1/4。然后在流动氩气气氛(流量为50mL/min)的保护下，以5℃/min的升温速率升至1800℃，保温2h，关闭电源，自然冷却至室温。重复该浸渍、裂解循环，直至复合材料增重低于8％。随后调节二甲苯溶液中碳化锆有机前驱体与聚碳硅烷质量百分比为2:1，并将复合材料浸入深度改为1/2，重复循环，直至增重低于5％。调节碳化锆有机前驱体与聚碳硅烷质量百分比为4:3，并将浸入深度改为3/4，重复循环，直至复合材料增重低于2％。最终在C/C基体中获得由服役前端到后端呈现ZrC含量逐渐减少，而SiC含量逐渐升高的梯度分布结构。
实施例2：
一、低密度C/C复合材料处理：取密度为0.65g/cm3的低密度C/C复合材料，用无水乙醇和去离子水超声清洗30min，然后将其放置在80℃的烘箱内10h，烘干，取出。
二、低密度C/C复合材料内定向SiC纳米线的制备：配置浓度为0.8mol/L的硝酸铁乙醇溶液，将步骤一中低密度C/C复合材料放置于该溶液中浸泡2.5h，取出，烘干，备用。将质量百分比为1:0.4:0.5的SiO2、Si、C粉体球磨混合处理并烘干。然后称取上述混合粉末5g置于石墨坩埚底部，并将负载有催化剂的低密度C/C试样悬挂于坩埚内的粉料上方，将石墨坩埚放置于气氛烧结炉高温反应室；然后在氩气气氛(流量为100mL/min)保护下，以5℃/min的升温速率升至1600℃，保温1h，关闭电源，自然冷却至室温，取出试样。
三、超高温陶瓷的梯度引入：
将ZrC、SiC、酚醛树脂按质量百分比为1:0.67:0.3混合于一定量的乙醇溶液中，通过超声波振荡30min，并磁力搅拌15h配制料浆。随后将步骤二中制备的SiC纳米线-低密度C/C复合材料在陶瓷料浆中悬挂真空浸渍30min，取出，烘干。在浸渍过程中控制复合材料浸入深度为1/4。然后在流动氩气气氛(流量为100mL/min)的保护下，以5℃/min的升温速率升至190℃，保温3h，随后以1℃/min的升温速率升温至900℃，保温3h，关闭电源，自然冷却至室温。重复该浸渍、热处理循环，直至增重低于10％。调节乙醇溶液中ZrC、SiC、酚醛树脂的质量百分比为1:1:0.36，并将复合材料浸入深度改为1/2，重复循环，直至增重低于7％。调节ZrC、SiC、酚醛树脂的质量百分比为1:1.5:0.45，并将复合材料浸入深度改为3/4，重复循环，直至试样增重低于3％。最终在C/C基体中获得由服役前端到后端呈现ZrC含量逐渐减少，而SiC含量逐渐升高的梯度分布结构。
实施例3：
一、低密度C/C复合材料处理：取密度为0.65g/cm3的C/C复合材料，用无水乙醇和去离子水超声清洗25min，然后将其放置在70℃的烘箱内15h，烘干，取出。
二、低密度C/C复合材料内定向SiC纳米线的制备：配置浓度为0.8mol/L的硝酸钴乙醇溶液，将步骤一中低密度C/C复合材料放置于该溶液中浸泡3h，取出，烘干，备用。将质量百分比为1:0.4:0.5的SiO2、Si、C粉体球磨混合处理并烘干。然后称取上述混合粉末8g置于石墨坩埚底部，并将负载有催化剂的低密度C/C试样悬挂于坩埚内的粉料上方，将石墨坩埚放置于气氛烧结炉高温反应室；然后在氩气气氛(流量为80mL/min)保护下，以5℃/min的升温速率升至1600℃，保温1h，关闭电源，自然冷却至室温，取出试样。
三、超高温陶瓷的梯度引入：
将ZrC、SiC、酚醛树脂按质量百分比为1:0.6～2:0.2～0.5混合于一定量的乙醇溶液中，通过超声波振荡30min，并磁力搅拌12h配置料浆。随后将带有陶瓷料浆的注射器(注射器针头直径为～0.1mm)在步骤二中制备的SiC纳米线-低密度C/C复合材料上垂直插入半高度注射，然后逐步减少注射深度，直至料浆溢出；同时在同一注射高度上水平向外螺旋式注射，即首先向复合材料中心注射，然后逐步向外边缘注射，相邻点的距离小于5mm。在减少注射深度的过程中，ZrC、SiC、酚醛树脂在料浆中的质量百分比分别为1:0.67:0.3、1:1:0.36和1:1.5:0.45。然后在流动氩气气氛(流量为80mL/min)的保护下，以7℃/min的升温速率升至180℃，保温2h，随后以1℃/min的升温速率升温至1050℃，保温2.5h，关闭电源，自然冷却至室温。最终在C/C基体中获得由服役前端到后端呈现ZrC含量逐渐减少，而SiC含量逐渐升高的梯度分布结构。
实施例4：
一、低密度C/C复合材料处理：取密度为0.80g/cm3的C/C复合材料，用无水乙醇和去离子水超声清洗30min，然后将其放置在70℃的烘箱内14h，烘干，取出。
二、低密度C/C复合材料内定向SiC纳米线的制备：配置浓度为0.5mol/L的硝酸钴乙醇溶液，将步骤一中低密度C/C复合材料放置于该溶液中浸泡3h，取出，烘干，备用。将质量百分比为1:0.4:0.5的SiO2、Si、C粉体球磨混合处理并烘干。然后称取上述混合粉末6g置于石墨坩埚底部，并将负载有催化剂的低密度C/C试样悬挂于坩埚内的粉料上方，将石墨坩埚放置于气氛烧结炉高温反应室；然后在氩气气氛(流量为80mL/min)保护下，以5℃/min的升温速率升至1500℃，保温2h，关闭电源，自然冷却至室温，取出试样。
三、超高温陶瓷的梯度引入：
将ZrB2、SiC、酚醛树脂按质量百分比为1:0.67:0.3混合于一定量的乙醇溶液中，通过超声波振荡30min，并球磨混合10配制料浆。随后将步骤二中制备的SiC纳米线-低密度C/C复合材料在陶瓷料浆中悬挂超声浸渍30min，取出，烘干。在浸渍过程中控制复合材料浸入深度为1/4。然后在流动氩气气氛(流量为80mL/min)的保护下，以7℃/min的升温速率升至150℃，保温2h，随后以2℃/min的升温速率升温至950℃，保温3h，关闭电源，自然冷却至室温。重复该浸渍、热处理循环，直至增重低于10％。调节乙醇溶液中ZrB2、SiC、酚醛树脂的质量百分比为1:1:0.36，并将复合材料浸入深度改为1/2，重复循环，直至增重低于7％。调节ZrB2、SiC、酚醛树脂的质量百分比为1:1.5:0.45，并将复合材料浸入深度改为3/4，重复循环，直至复合材料增重低于3％。最终在C/C基体中获得由服役前端到后端呈现ZrB2含量逐渐减少，而SiC含量逐渐升高的梯度分布结构。
实施例5：
一、低密度C/C复合材料处理：取密度为0.65g/cm3的C/C复合材料，用无水乙醇和去离子水超声清洗25min，然后将其放置在80℃的烘箱内10h，烘干，取出。
二、低密度C/C复合材料内定向SiC纳米线的制备：配置浓度为0.8mol/L的硝酸铁乙醇溶液，将步骤一中低密度C/C复合材料放置于该溶液中浸泡2.5h，取出，烘干，备用。将质量百分比为1:0.4:0.5的SiO2、Si、C粉体球磨混合处理并烘干。然后称取上述混合粉末5g置于石墨坩埚底部，并将负载有催化剂的低密度C/C试样悬挂于坩埚内的粉料上方，将石墨坩埚放置于气氛烧结炉高温反应室；然后在氩气气氛(流量为100mL/min)保护下，以5℃/min的升温速率升至1500℃，保温1.5h，关闭电源，自然冷却至室温，取出试样。
三、超高温陶瓷的梯度引入：
将ZrC、SiC、酚醛树脂按质量百分比为1:0.6～2:0.2～0.5混合于一定量的乙醇溶液中，通过超声波振荡35min，并磁力搅拌10h配置料浆。随后将带有陶瓷料浆的注射器(注射器针头直径为～0.8mm)在步骤二中制备的SiC纳米线-低密度C/C复合材料上垂直插入3/4高度注射，然后逐步减少注射深度，直至料浆溢出；同时在同一注射高度上水平向外螺旋式注射，即首先向复合材料中心注射，然后逐步向外边缘注射，相邻点的距离小于5mm。在减少注射深度的过程中，ZrC、SiC、酚醛树脂在料浆中的质量百分比分别为1:1.5:0.42、1:1:0.36和1:0.67:0.3。然后在流动氩气气氛(流量为100mL/min)的保护下，以5℃/min的升温速率升至180℃，保温2h，随后以3℃/min的升温速率升温至1050℃，保温2.5h，关闭电源，自然冷却至室温。将得到的试样在聚碳硅烷二甲苯溶液中悬挂超声浸渍30min，在浸渍过程中控制复合材料浸入深度为3/4。然后在流动氩气气氛(流量为200mL/min)的保护下，以5℃/min的升温速率升至1300℃，保温2h，关闭电源，自然冷却至室温。重复超声浸渍、裂解循环，直至复合材料增重低于1％。最终在C/C基体内获得由服役前端到后端呈现ZrC含量逐渐减少，而SiC含量逐渐升高的梯度分布结构。
本发明提出的一种基于定向SiC纳米线和陶瓷梯度改性构筑高强韧、高导热、耐烧蚀C/C复合材料的方法。本发明所提供的技术方案，制备了结构和热稳定性强的改性C/C复合材料，针对局部过热以及构件尺寸形状和大温度梯度引起的应力集中，低密度C/C内得到定向SiC纳米线-碳纤维多尺度机械连锁结构和传热通道，并有效设计出陶瓷梯度改性C/C基体，为构筑高强韧、高导热、耐烧蚀C/C复合材料提供新的技术和方法。
本发明技术方案并不局限于以上所列举的具体实施方式，还可以作出各种变化。即凡是依据本发明申请的权利要求书及说明书内容所获得的其他实施例，都属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种高强韧、高导热、耐烧蚀陶瓷梯度改性C/C复合材料的制备方法，其特征在于步骤如下：
步骤1：对低密度C/C复合材料进行预处理；
步骤2、在低密度C/C复合材料内定向制备SiC纳米线：将步骤1处理后的低密度C/C复合材料置于金属盐催化剂乙醇溶液中浸泡后取出并烘干，得到负载有催化剂的低密度C/C复合材料；
将SiO2、Si、C的混合粉体置于石墨坩埚底部，并将负载有催化剂的低密度C/C试样悬挂于坩埚内的粉料上方，将石墨坩埚放置于气氛烧结炉高温反应室；然后在流量为10～200mL/min的氩气气氛保护下，以5～10℃/min的升温速率升至1200～1800℃，保温0.5～10h，关闭电源，自然冷却至室温，在低密度C/C复合材料内定向制备SiC纳米线；
步骤3、陶瓷组元梯度分布引入：采用陶瓷组元分区工艺或选区引入工艺，在步骤2中制备的SiC纳米线-低密度C/C复合材料内引入梯度分布的陶瓷组元，然后烘干固化；
步骤4、进行热处理：热处理参数为：在10～200mL/min的氩气或氮气气，保护下高温800～2500℃热处理1～10h对陶瓷进行转化或者烧结，最终实现陶瓷组元在C/C基体中的梯度分布。
2.根据权利要求1所述高强韧、高导热、耐烧蚀陶瓷梯度改性C/C复合材料的制备方法，其特征在于：所述步骤1低密度C/C复合材料的预处理用无水乙醇和去离子水超声清洗10～70min，然后将其放置在60～100℃的烘箱内5～24h，直至于烘干。
3.根据权利要求1或2所述高强韧、高导热、耐烧蚀陶瓷梯度改性C/C复合材料的制备方法，其特征在于：所述低密度C/C复合材料的密度为0.45～1.2g/cm3的低密度C/C复合材料。
4.根据权利要求1所述高强韧、高导热、耐烧蚀陶瓷梯度改性C/C复合材料的制备方法，其特征在于：所述金属盐催化剂乙醇溶液浓度为0.1～2mol/L。
5.根据权利要求1所述高强韧、高导热、耐烧蚀陶瓷梯度改性C/C复合材料的制备方法，其特征在于：所述在金属盐催化剂乙醇溶液中浸泡2～24h。
6.根据权利要求1所述高强韧、高导热、耐烧蚀陶瓷梯度改性C/C复合材料的制备方法，其特征在于：所述SiO2、Si、C的混合粉体的质量百分比为1:0.1～0.6:0.2～0.8。
7.根据权利要求1所述高强韧、高导热、耐烧蚀陶瓷梯度改性C/C复合材料的制备方法，其特征在于：所述的金属盐催化剂乙醇溶液包括但不限于：硝酸铁、硝酸钴、硝酸镍、硫酸亚铁、硫酸钴、硫酸镍、氯化铁、氯化钴或氯化镍。
8.根据权利要求1所述高强韧、高导热、耐烧蚀陶瓷梯度改性C/C复合材料的制备方法，其特征在于：所述的陶瓷料浆包括但不限于：ZrB2、HfB2、TaB2、ZrC、HfC、TaC、SiC或MoSi2中一种或多种。
9.根据权利要求1所述高强韧、高导热、耐烧蚀陶瓷梯度改性C/C复合材料的制备方法，其特征在于：所述陶瓷组元分区工艺或选区引入工艺包括但不限于：聚合物前驱体分区浸渍裂解法、陶瓷料浆分区浸渍法、陶瓷料浆选区注射法、超声分区浸渍法中的一种或多种的组合，并在浸渍深度工艺参数中、在浸渍用料浆的组分和含量的范围内进行优化。
10.一种权利要求1～9任一项所述高强韧、高导热、耐烧蚀陶瓷梯度改性C/C复合材料的制备方法制备的改性C/C复合材料，其特征在于：SiC纳米线在单根碳纤维表面整体定向重复地原位定向生长SiC纳米线阵列，在C/C服役前端抗烧蚀区有含SiC纳米线的高含量陶瓷组元，定向SiC纳米线的引入在碳纤维间构建了纳米级的传热通道，C/C内陶瓷组元呈现梯度分布改善C/C复合材料的在烧蚀过程中散热的导热特性；所述C/C内陶瓷组元呈现梯度分布是从服役前端到后端，陶瓷含量逐渐降低。
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