專利名稱：一種雙梯度碳化物改性c/c復(fù)合材料的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種雙梯度碳化物改性C/C復(fù)合材料的制備方法，特別是指一種化學(xué)氣相沉積/滲透法制備雙梯度碳化物改性C/C復(fù)合材料的方法，主要用于高溫、高硬、抗氧化、抗燒蝕等要求的功能結(jié)構(gòu)部件的制備。
背景技術(shù)：
C/C復(fù)合材料具有密度小、比強(qiáng)度大、抗熱震、抗蠕變、在1000-2200°c之間強(qiáng)度隨溫度升高而升高等特點(diǎn)，已在戰(zhàn)略導(dǎo)彈彈頭、飛船返回艙、航天飛機(jī)機(jī)翼前緣等多種飛行器中得到應(yīng)用。然而，C/C復(fù)合材料在400°C以上即與氧化性氣氛發(fā)生反應(yīng)生成一氧化碳或二氧化碳揮發(fā)，因此，必須提高C/C復(fù)合材料的抗氧化抗燒蝕性能，擴(kuò)大其應(yīng)用范圍。美國在1976年76-609號的AIAA“固本推進(jìn)火箭發(fā)動機(jī)用C/C材料”報(bào)告中指出， 在炭材料中引入鉭、鉿、鋯等元素形成難熔碳化物，可以提高材料的抗氧化抗燒蝕性能。美國、俄羅斯、法國及我國的研究者均進(jìn)行了相關(guān)難熔金屬碳化物保護(hù)C/C復(fù)合材料的研究。 歸納起來，將碳化物添加到C/C復(fù)合材料的方法主要涉及兩種，一是將難熔金屬碳化物添加到C/C復(fù)合材料中的基體改性技術(shù)，包括液相浸漬-先驅(qū)體轉(zhuǎn)化法、難熔金屬熔鹽浸漬預(yù)制件、陶瓷粉末滲透預(yù)制件、陶瓷粉末涂刷預(yù)制件以及難熔金屬絲混編等。二是將難熔金屬碳化物涂覆到C/C復(fù)合材料表面的涂層技術(shù)，包括涂刷法、固滲法、溶膠凝膠法、火焰噴涂法、等離子噴涂法、濺射法以及化學(xué)氣相沉積法等。但是，基體改性技術(shù)在C/C復(fù)合材料中添加的碳化物成顆粒狀，很難分散均勻，添加量過多時(shí)會損傷炭纖維，同時(shí)，利用基體改性技術(shù)在C/C復(fù)合材料中添加的碳化物體積含量有限，對C/C復(fù)合材料的抗氧化抗燒蝕性能提高有限。而涂層技術(shù)則存在涂層/基體熱膨脹系數(shù)不匹配，當(dāng)涂層過厚時(shí)，容易產(chǎn)生微裂紋，導(dǎo)致涂層剝落，使C/C復(fù)合材料失去保護(hù)等問題。為克服基體改性和涂層技術(shù)的缺點(diǎn)，中南大學(xué)曾結(jié)合基體改性和涂層技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，發(fā)明了一種化學(xué)氣相滲透/沉積工藝制造雙元碳化物共沉積纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的制備方法。該法利用化學(xué)氣相滲透/沉積工藝的可設(shè)計(jì)性，在C纖維、硼纖維、陶瓷纖維等預(yù)制坯體內(nèi)部共沉積雙元碳化物，制備出纖維增強(qiáng)的雙元碳化物復(fù)合材料。利用該法在C/C復(fù)合材料中引入陶瓷相后，碳化物在C/C復(fù)合材料表面呈層狀分布，陶瓷界面不但不會損傷炭纖維預(yù)制體，還可增加炭纖維的承載面積，有效提高復(fù)合材料力學(xué)性能及抗氧化抗燒蝕性能。但利用該法所制備的難熔金屬碳化物改性C/C復(fù)合材料尚存在以下缺點(diǎn)首先，要在低密度C/C坯體中引入分布均勻且含量高的共沉積碳化物，需要降低碳化物的沉積溫度， 這增加了材料的制備周期及生產(chǎn)成本；其次，在炭材料的燒蝕試驗(yàn)中，燒蝕主要發(fā)生在材料表層l-2mm內(nèi)；因此，沉積在C/C坯體非燒蝕層的碳化物無法發(fā)揮作用，造成了難熔金屬材料的浪費(fèi)，材料性價(jià)比不高，不符合低成本高性能C/C復(fù)合材料制備的發(fā)展趨勢。20世紀(jì)80年代，日本學(xué)者平井敏雄(Toshio Hirai)等首先提出功能梯度材料 (FGM)。功能梯度材料是指構(gòu)成材料的要素(組成、結(jié)構(gòu))沿厚度方向由一側(cè)向另一側(cè)呈連續(xù)變化，從而使材料的性能也呈梯度變化的一種新型材料，他們將該材料的應(yīng)用目標(biāo)最初確定為航天飛機(jī)的熱防護(hù)系統(tǒng)和發(fā)動機(jī)的熱端部件。將功能梯度材料的概念引入C/C復(fù)合材料中，可以產(chǎn)生更多的應(yīng)用前景，在隔熱材料、抗氧化等方面有望出現(xiàn)更新的思路和工藝方法。西北工業(yè)大學(xué)韓立軍，李鐵虎等人制備了 3D混雜梯度纖維預(yù)制體，采用ICVI (1. 2g/cm3)/煤浙青高壓浸漬碳化/高溫石墨化的組合工藝制備了混雜梯度預(yù)制體結(jié)構(gòu)的C/C復(fù)合材料。西北工業(yè)大學(xué)張守陽，李賀軍利用自制限域變溫強(qiáng)制流動CVI爐增密Ik或3k碳布疊層穿刺預(yù)制體，獲得密度梯度C/C復(fù)合材料。中國科學(xué)院山西煤炭化學(xué)研究所張國兵，郭全貴等人采用疊層法-熱壓燒結(jié)工藝在 2000°C,40MPa的條件下制備了六層C/B4C功能梯度材料和SiC/C功能梯度材料。西安航天復(fù)合材料研究所王坤杰，程文等人通過調(diào)控化學(xué)氣相沉積工藝參數(shù)制備了 TiC/C梯度材料；制備出的TiC/C梯度材料能夠明顯改善兩相界面，緩沖界面膨脹失配性，減緩界面熱應(yīng)力，提高材料抗熱沖擊性能。西北工業(yè)大學(xué)曾曉梅，李鐵虎，劉紅林等人設(shè)計(jì)和制備了一種 C/C-A1203梯度功能復(fù)合材料，C/C基體材料組分含量從內(nèi)表面的近乎100%逐漸遞減到外表面，而Al2O3基體成分則從外表面的近乎100%逐漸遞減到內(nèi)表面；以滿足噴管內(nèi)型面耐燒蝕，背壁絕熱的特點(diǎn)。西安航天復(fù)合材料研究所解惠貞，李瑞珍，段建軍等人采用鉭絲/ 炭纖維混合梯度編織，通過控制鉭絲含量，形成鉭絲梯度編織預(yù)制體，進(jìn)一步通過致密化和高溫處理形成TaC、C基體，制備了梯度TaC C/C喉襯材料；該梯度結(jié)構(gòu)保證在喉襯內(nèi)側(cè)工作部位含有較多的碳化鉭，外側(cè)碳化鉭的含量減少。當(dāng)材料從均質(zhì)結(jié)構(gòu)變成梯度結(jié)構(gòu)時(shí)(成分不變)，材料的力學(xué)性能不會下降，并可根據(jù)需要調(diào)控材料的氧化、燒蝕性能；因此，與均質(zhì)材料相比，功能梯度材料是一種很有潛力的熱結(jié)構(gòu)材料。然而，上述方法制備的功能梯度C/C復(fù)合材料，僅涉及樣件中陶瓷相、炭相的宏觀分布梯度，并未考慮炭相與陶瓷相之間的微觀梯度，造成炭相與陶瓷相結(jié)合不好， 材料抗熱震性能較差。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)之不足而提供一種工藝方法簡單、操作方便、制備成本低、制備的C/C復(fù)合材料具有優(yōu)良抗燒蝕性能以及抗熱震性能的雙梯度碳化物改性 C/C復(fù)合材料的制備方法。本發(fā)明一種雙梯度碳化物改性C/C復(fù)合材料的制備方法，是采用下述方案實(shí)現(xiàn)的第一步炭-碳化物預(yù)沉積坯體的制備取圓環(huán)狀炭纖維編織體或炭纖維氈體作為C/C坯體，將所述C/C坯體置于真空度小于等于50 的化學(xué)氣相沉積爐中，使反應(yīng)氣體從內(nèi)環(huán)面擴(kuò)散進(jìn)入C/C坯體，反應(yīng)副產(chǎn)物氣體從外環(huán)面擴(kuò)散出去；分三階段進(jìn)行炭和碳化物的共沉積后，抽真空到50 以下，隨爐冷卻至200°C后，出爐，得到炭-碳化物梯度坯體；所述反應(yīng)氣體為炭源氣、碳化物源氣、氫氣和稀釋氣體Ar ；沉積溫度為800-1600°C、沉積壓力為50-50001 ；所述第一階段沉積時(shí)間為6-20小時(shí)；在炭纖維表面形成1 2 μ m厚的純炭層；第二階段沉積時(shí)間20-100小時(shí)；炭源氣/碳化物源氣的體積比為1 (0.1 2. 7)，形成4 10 μ m厚的炭-碳化物的共沉積層；第三階段沉積時(shí)間100小時(shí)；炭源氣/碳化物源氣的體積比為1 (1 3)，形成4 IOym厚的純碳化物層。第二步對炭-碳化物預(yù)沉積坯體進(jìn)行增密將第一步得到的炭-碳化物預(yù)沉積坯體置于定向流動熱梯度化學(xué)氣相滲透設(shè)備中繼續(xù)沉積熱解碳，直至樣品密度符合要求，斷電，斷氣，隨爐冷卻至200°C出爐；得到雙梯度碳化物改性C/C復(fù)合材料。本發(fā)明一種雙梯度碳化物改性C/C復(fù)合材料的制備方法中，所述炭纖維編織體或炭纖維氈體結(jié)構(gòu)為準(zhǔn)三維針刺整體氈或細(xì)編穿刺氈。本發(fā)明一種雙梯度碳化物改性C/C復(fù)合材料的制備方法中，所述C/C坯體的密度為 0. 56-0. 80g/cm3，內(nèi)徑為 Φ 50 70mm，外徑為 Φ 70 100mm，高為 25 80mm。本發(fā)明一種雙梯度碳化物改性C/C復(fù)合材料的制備方法中，所述炭源氣為氣態(tài)炭氫化合物，選自CH4、C2H6、C2H4、C2H2、C3H6中的一種。本發(fā)明一種雙梯度碳化物改性C/C復(fù)合材料的制備方法中，所述碳化物源氣為氣態(tài)或可加熱氣化的鹵化物，包括MF5，MCl5, MBr5, MI4，MCl3, MF3，MBr3, MI3 ；其中M選自 Hf、Ta、Zr、Nb、W、Ti、Si 中的一種。本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)本發(fā)明利用化學(xué)氣相滲透/沉積工藝的可設(shè)計(jì)性，充分發(fā)揮炭纖維的增強(qiáng)增韌作用以及難熔金屬碳化物的抗燒蝕性能，采用化學(xué)氣相沉積的設(shè)備和制備工藝，使反應(yīng)氣體從內(nèi)環(huán)面擴(kuò)散進(jìn)入C/C坯體，反應(yīng)副產(chǎn)物氣體從外環(huán)面擴(kuò)散出去，通過控制炭源氣和碳化物源氣體的配比及炭和碳化物的共沉積時(shí)間，使炭和碳化物在坯體中炭纖維表面呈梯度分布，即由從炭纖維表面全部為炭涂層過渡到炭-碳化物共沉積涂層，最后全部為碳化物涂層，形成微觀炭-碳化物梯度；通過控制化學(xué)氣相沉積參數(shù)包括沉積溫度、沉積壓力，使碳化物在圓環(huán)狀坯體中從內(nèi)徑面(燒蝕面)到外徑面(非燒蝕面)呈梯度分布，獲得炭-碳化物預(yù)沉積坯體；通過隨后的增密工序，制備得到陶瓷相從燒蝕面到非燒蝕面密度由高到低、 炭密度由低到高的梯度功能C/C復(fù)合材料；在所制備的復(fù)合材料中，碳化物主要分布在C/C 復(fù)合材料燒蝕表層的1 2mm內(nèi)。與雙元碳化物共沉積纖維增強(qiáng)復(fù)合材料相比，該法制備的改性C/C復(fù)合材料能最大限度的發(fā)揮難熔金屬碳化物的優(yōu)良抗燒蝕性能，并大幅度減輕材料的重量，更適合應(yīng)用于航空航天飛行器高溫結(jié)構(gòu)部位。在所制備的雙梯度碳化物改性 C/C復(fù)合材料中，炭纖維表面沉積的炭-碳化物呈梯度分布，形成炭-陶瓷微觀梯度，與現(xiàn)有技術(shù)所制備的梯度功能材料相比，該法制備的功能雙梯度材料中，炭相與碳化物陶瓷相的結(jié)合更好，材料的抗熱震性能和抗燒蝕性能更優(yōu)。同時(shí)，該法無需車削表皮，具有制備工藝簡單，生產(chǎn)周期短，大量節(jié)約了生產(chǎn)成本等優(yōu)點(diǎn)。


附圖1為沉積梯度分布碳化物時(shí)的氣體擴(kuò)散路徑示意圖；附圖2(a)為本發(fā)明實(shí)施例1沉積梯度碳化物后的宏觀照片。附圖2(b)為本發(fā)明實(shí)施例1梯度分布碳化物改性C/C復(fù)合材料的宏觀照片。附圖3 (a)為本發(fā)明實(shí)施例1制備的梯度分布碳化物改性C/C復(fù)合材料的微觀掃描電鏡照片。附圖3(b)、(c)為附圖3(a)中第I區(qū)的掃描電鏡放大照片。
附圖3(d)、(e)為附圖3(a)中第II區(qū)的掃描電鏡放大照片。附圖3(f)、(g)為附圖3(a)中第III區(qū)的掃描電鏡放大照片。圖1中，1-坯體，2-非燒蝕面，3-燒蝕面，4-蓋板，5-反應(yīng)氣流動方向。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步描述實(shí)施例1 參見附圖1，取2. 5D編織的C纖維預(yù)制體(密度為0. 56士0. 05g/cm3)，切割成 Φ70/Φ50) X25的環(huán)形試樣，秤量后，放入化學(xué)氣相沉積爐中，確保反應(yīng)氣體從內(nèi)型面擴(kuò)散進(jìn)入C/C坯體，并使反應(yīng)副產(chǎn)物氣體從外型面擴(kuò)散出去，見圖1。抽真空到50 以下，加溫到 800 950 0C ο在第一階段，往CVD沉積爐中通入Ar-H2-CH4-TaC15反應(yīng)氣體，沉積時(shí)間為20h，氣體配比為800 50 100 0，其中炭源氣/碳化鉭源氣(五氯化鉭)的體積比為1 0;在炭纖維表面形成1 2 μ m厚的純炭層；在第二階段，往CVD沉積爐中通入Ar-H2-CH4-TaC15 反應(yīng)氣體，沉積時(shí)間為100h，氣體配比為800 50 100 10 90，其中炭源氣/碳化鉭源氣(五氯化鉭)的體積比為1 0. 1 0. 9，在坯體中沉積6 μ m厚的共沉積C-TaC層； 通過控制通往CVD爐中CH4和TaCl5的氣體配比，在0-30hr內(nèi)為1 0. 1，30_60hr內(nèi)為 1 0.5，60-100hr內(nèi)為1 0. 9，使炭和碳化物在坯體中炭纖維表面呈梯度分布，形成微觀炭-碳化物梯度。在第三階段，往CVD沉積爐中通入Ar-H2-CH4-TaC15反應(yīng)氣體，沉積時(shí)間為100h，氣體配比為800 50 100 100，其中炭源氣/碳化鉭源氣(五氯化鉭)的體積比為1 1，在坯體中沉積4μπι厚的TaC純陶瓷層。控制沉積溫度為800 950°C、沉積壓力為50-10001 之間，確保TaC陶瓷優(yōu)先在坯體內(nèi)型面沉積。沉積220hr后，停止沉積，抽真空到50 以下，降溫，當(dāng)溫度低于200°C后開爐取樣(見圖2a)；稱量出爐樣品的重量，并計(jì)算陶瓷相的體積含量。將樣品放入定向流動熱梯度化學(xué)氣相滲透工藝設(shè)備中繼續(xù)沉積熱解碳，直至樣品密度符合要求，出爐后樣品宏觀照片見圖2b。對樣品取樣分析，并利用SEM分析陶瓷相在C/C坯體中的分布狀態(tài)，見圖3。由圖可以看出，白色的C-TaC共沉積相在C/C坯體中呈梯度分布。從內(nèi)型面至C/C坯體內(nèi)約1. 3mm 厚的第I區(qū)內(nèi)，陶瓷相的含量高，在炭纖維表面，陶瓷層的厚度達(dá)到了 12000. Onm ；從1. 3mm 至2. 8mm之間的第II區(qū)內(nèi)，陶瓷相的含量急劇下降，陶瓷層的厚度為637. 6nm ；從2. 8mm至 5. 2mm之間的第III區(qū)內(nèi)，陶瓷相的含量極低，陶瓷層的厚度僅為187. 5nm。實(shí)施例2 參見附圖1，取三維編織的細(xì)編穿刺氈(密度為0.80 士 0.04g/cm3)，切割成Φ100/ Φ70Χ80的環(huán)形試樣，秤量后，放入化學(xué)氣相沉積爐中，確保反應(yīng)氣體從內(nèi)型面擴(kuò)散進(jìn)入 C/C坯體，并使反應(yīng)副產(chǎn)物氣體從外型面擴(kuò)散出去。抽真空到50 以下，加溫到1400°C，在 C/C坯體中沉積&C-C共沉積相。在第一階段，往CVD沉積爐中通入Ar-H2-C3H6-ZrC14反應(yīng)氣體，沉積時(shí)間為他，氣體配比為800 50 40 0，其中炭源氣/碳化鋯源氣(四氯化鋯)的體積比為1 0;在炭纖維表面形成1 2μπι厚的純炭層；在第二階段，往CVD沉積爐中通入Ar-H2-C3H6-ZrC14反應(yīng)氣體，沉積時(shí)間為100h，氣體配比為800 50 40 20 100，其中炭源氣/碳化鋯源氣(四氯化鋯)的體積比為1 0.5 2. 5，在坯體中沉積 10 μ m厚的共沉積C-ZrC層；通過控制通往CVD爐中C3H6和&C14的氣體配比，在0_30hr 內(nèi)為1 0. 5，30-60hr內(nèi)為1 1. 5，60_100hr內(nèi)為1 2. 5，使炭和碳化物在坯體中炭纖維表面呈梯度分布，形成微觀炭-碳化物梯度。在第三階段，往CVD沉積爐中通入 Ar-H2-C3H6-ZrC14反應(yīng)氣體，沉積時(shí)間為100h，氣體配比為800 50 40 120，其中炭源氣/碳化鋯源氣(四氯化鋯)的體積比為1 3，在坯體中沉積8μπι厚的ZrC純陶瓷層。 控制沉積溫度為1400°C、沉積壓力為2000 3000 之間，確保C-ZrC陶瓷優(yōu)先在坯體內(nèi)型面沉積。沉積60hr后，停止沉積，抽真空到50 以下，降溫，當(dāng)溫度低于200°C后開爐取樣。將樣品放入定向流動熱梯度化學(xué)氣相滲透工藝設(shè)備中繼續(xù)沉積熱解碳，直至樣品密度符合要求。實(shí)施例3 參見附圖1，取三維編織的細(xì)編穿刺氈(密度為0.80 士 0.04g/cm3)，切割成Φ100/ Φ70Χ80的環(huán)形試樣，秤量后，放入化學(xué)氣相沉積爐中，確保反應(yīng)氣體從內(nèi)型面擴(kuò)散進(jìn)入 C/C坯體，并使反應(yīng)副產(chǎn)物氣體從外型面擴(kuò)散出去。抽真空到50 以下，加溫到1600°C，在 C/C坯體中沉積HfC-C共沉積相。在第一階段，往CVD沉積爐中通入Ar-H2-C3H6-HfC14反應(yīng)氣體，沉積時(shí)間為他，氣體配比為800 50 40 0，其中炭源氣/碳化鉿源氣(四氯化鉿)的體積比為1 0;在炭纖維表面形成1 2μπι厚的純炭層；在第二階段，往CVD沉積爐中通入Ar-H2-C3H6-HfC14反應(yīng)氣體，沉積時(shí)間為60h，氣體配比為800 50 40 20 100，其中炭源氣/碳化鉿源氣(四氯化鉿)的體積比為1 0.5 2. 5，在坯體中沉積 8 μ m厚的共沉積C-HfC層；通過控制通往CVD爐中C3H6和HfC14的氣體配比，在0_20hr 內(nèi)為1 0. 5，20-40hr內(nèi)為1 1. 5，40_60hr內(nèi)為1 2. 5，使炭和碳化物在坯體中炭纖維表面呈梯度分布，形成微觀炭-碳化物梯度。在第三階段，往CVD沉積爐中通入 Ar-H2-C3H6-HfC14反應(yīng)氣體，沉積時(shí)間為60h，氣體配比為800 50 40 120，其中炭源氣/碳化鉿源氣(四氯化鉿)的體積比為1 3，在坯體中沉積6μπι厚的HfC純陶瓷層。 控制沉積溫度為1600°C、沉積壓力為4000-5000 之間，確保C-HfC陶瓷優(yōu)先在坯體內(nèi)型面沉積。沉積60hr后，停止沉積，抽真空到50 以下，降溫，當(dāng)溫度低于200°C后開爐取樣。 將樣品放入定向流動熱梯度化學(xué)氣相滲透工藝設(shè)備中繼續(xù)沉積熱解碳，直至樣品密度符合要求。
權(quán)利要求
1.一種雙梯度碳化物改性C/C復(fù)合材料的制備方法，是采用下述方案實(shí)現(xiàn)的第一步炭-碳化物預(yù)沉積坯體的制備取圓環(huán)狀炭纖維編織體或炭纖維氈體作為C/C坯體，將所述C/C坯體置于真空度小于等于50 的化學(xué)氣相沉積爐中，使反應(yīng)氣體從內(nèi)環(huán)面擴(kuò)散進(jìn)入C/C坯體，反應(yīng)副產(chǎn)物氣體從外環(huán)面擴(kuò)散出去；分三階段進(jìn)行炭和碳化物的共沉積后，抽真空到50 以下，隨爐冷卻至200°C后，出爐，得到炭-碳化物梯度坯體；所述反應(yīng)氣體為碳源氣、碳化物源氣、氫氣和稀釋氣體Ar ；沉積溫度為800-1600°C、沉積壓力為50-50001 ；第一階段；炭源氣/碳化物源氣的體積比為1 0，在炭纖維表面形成純炭層；第二階段；炭源氣/碳化物源氣的體積比為1 (0.1 2. 7)，在純炭層表面形成炭-碳化物的共沉積層；第三階段；炭源氣/碳化物源氣的體積比為1 (1 幻，在炭-碳化物共沉積層表面形成純碳化物層；第二步對炭-碳化物預(yù)沉積坯體進(jìn)行增密將第一步得到的炭-碳化物預(yù)沉積坯體置于定向流動熱梯度化學(xué)氣相滲透設(shè)備中繼續(xù)沉積熱解炭，直至樣品密度符合要求，斷電，斷氣，隨爐冷卻至200°C出爐；得到雙梯度碳化物改性C/C復(fù)合材料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種雙梯度碳化物改性C/C復(fù)合材料的制備方法，其特征在于所述第一階段沉積時(shí)間為6-20小時(shí)；在炭纖維表面形成1 2 μ m厚的純炭層；第二階段沉積時(shí)間20-100小時(shí)；炭源氣/碳化物源氣的體積比為1 (0.1 2. 7)， 形成4 10 μ m厚的炭-碳化物的共沉積層；第三階段沉積時(shí)間100小時(shí)；炭源氣/碳化物源氣的體積比為1 (1 幻，形成4 10 μ m厚的純碳化物層。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種雙梯度碳化物改性C/C復(fù)合材料的制備方法，其特征在于所述炭纖維編織體或炭纖維氈體結(jié)構(gòu)為準(zhǔn)三維針刺整體氈或細(xì)編穿刺氈。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種雙梯度碳化物改性C/C復(fù)合材料的制備方法，其特征在于所述C/C坯體的密度為0. 56-0. 80g/cm3,內(nèi)徑為Φ 50 70mm，外徑為Φ 70 100mm，高為 25 80mm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種雙梯度碳化物改性C/C復(fù)合材料的制備方法，其特征在于所述炭源氣為氣態(tài)炭氫化合物，選自CH4、C2H6、C2H4、C2H2、C3H6中的一種。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種雙梯度碳化物改性C/C復(fù)合材料的制備方法，其特征在于所述碳化物源氣為氣態(tài)或可加熱氣化的鹵化物，包括MF5，MCl5, MBr5, MI4，MCl3, MF3， MBr3, MI3 ；其中:M 選自 Hf、Ta、Zr、Nb、W、Ti、Si 中的一種。
全文摘要
一種雙梯度碳化物改性C/C復(fù)合材料的制備方法，利用化學(xué)氣相滲透/沉積工藝，在炭纖維預(yù)制體中炭纖維表面沉積炭和碳化物的雙元基體；所制備的復(fù)合材料中，碳化物的密度從內(nèi)徑面到外徑面由高到低呈梯度分布，炭的密度從內(nèi)徑面到外徑面由低到高呈梯度分布，形成炭-陶瓷宏觀梯度；在復(fù)合材料中炭纖維表面，從全部為炭涂層過渡到炭-碳化物共沉積涂層，最后全部為碳化物涂層呈梯度分布，形成炭-陶瓷微觀梯度；獲得雙梯度碳化物改性C/C復(fù)合材料；該方法制得的材料具有耐高溫、耐磨、抗沖刷、抗氧化、耐燒蝕、熱沖擊性能優(yōu)越的特點(diǎn)。本發(fā)明工藝方法簡單、操作方便、制備成本低、制備的C/C復(fù)合材料具有優(yōu)良抗燒蝕及抗熱震性能，適于工業(yè)化生產(chǎn)。
文檔編號C04B35/83GK102557703SQ20111034823
公開日2012年7月11日 申請日期2011年11月7日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月7日
發(fā)明者孫威, 張紅波, 李國棟, 熊翔, 王雅雷, 陳招科 申請人:中南大學(xué)