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ZrC改性瀝青基C/C復(fù)合材料及其制備方法和應(yīng)用與流程

文檔序號(hào):11100350閱讀:來(lái)源:國(guó)知局

技術(shù)特征:

1.一種ZrC改性瀝青基C/C復(fù)合材料,其特征在于,所述ZrC改性瀝青基C/C復(fù)合材料通過(guò)以碳纖維預(yù)制件為增強(qiáng)體,以碳化鋯摻雜瀝青碳為基體,所述瀝青碳通過(guò)瀝青催化交聯(lián)、裂解和石墨化制備得到,所述碳化鋯通過(guò)ZrCl4轉(zhuǎn)化得到。

2.一種ZrC改性瀝青基C/C復(fù)合材料的制備方法,其特征在于,包括以下步驟:

S1、先驅(qū)體制備:在熔融態(tài)的瀝青中加入Zr源,加熱攪拌得到先驅(qū)體;

S2、熔融浸漬:將碳纖維預(yù)制件在所述S1步驟的所述先驅(qū)體中熔融浸漬;

S3、催化交聯(lián):將S2步驟中浸漬有先驅(qū)體的碳纖維預(yù)制件在溫度為300℃~400℃,壓力為5MPa~15MPa的環(huán)境下催化交聯(lián);

S4、加壓半焦化:繼續(xù)加熱至400℃~650℃,壓力升至10MPa~20MPa進(jìn)行加壓半焦化;

S5、裂解:將經(jīng)過(guò)所述S4步驟后的碳纖維預(yù)制件進(jìn)行裂解;

S6、致密化:周期性重復(fù)所述S2~S5步驟,直至碳纖維預(yù)制件的增重率低于1%;

S7、石墨化:將經(jīng)過(guò)所述S6步驟后的碳纖維預(yù)制件進(jìn)行高溫石墨化得到C/C-ZrC復(fù)合材料預(yù)制體;

S8、再致密化:周期性重復(fù)S6~S7步驟,直至所述C/C-ZrC復(fù)合材料預(yù)制體的開(kāi)孔率小于5%,得到ZrC改性瀝青基C/C復(fù)合材料。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法,其特征在于,所述S1步驟具體為:在熔融態(tài)的瀝青中加入Zr源,加熱至180℃~210℃攪拌0.5 h~1 h后得到先驅(qū)體,所述Zr源為ZrCl4,所述瀝青為軟化點(diǎn)小于150℃的瀝青。

4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的制備方法,其特征在于,所述S2步驟中,所述熔融浸漬在真空條件下進(jìn)行,所述熔融浸漬的溫度為170℃~300℃;所述熔融浸漬的時(shí)間為1 h~4 h。

5.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的制備方法,其特征在于,所述S3步驟中,所述催化交聯(lián)的時(shí)間為2 h~6 h;所述S4步驟中,所述加壓半焦化的時(shí)間為1 h~4h。

6.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的制備方法,其特征在于,所述S5中步驟,所述裂解的溫度為800℃~1200℃;所述裂解的時(shí)間為0.5 h~2 h。

7.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的制備方法,其特征在于,所述S6步驟中,重復(fù)致密化-高溫石墨化過(guò)程2~4個(gè)周期。

8.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的制備方法,其特征在于,所述S7步驟中,所述高溫石墨化的溫度為2300℃~2600℃;所述高溫石墨化的時(shí)間為0.5 h~2 h。

9.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的制備方法,其特征在于,所述S8步驟中,重復(fù)熔融浸漬-催化交聯(lián)-加壓半焦化-裂解過(guò)程3~6個(gè)周期。

10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的ZrC改性瀝青基C/C復(fù)合材料或權(quán)利要求2至9中任一項(xiàng)所述制備方法制備得到的ZrC改性瀝青基C/C復(fù)合材料在制備高超聲速飛行器的熱防護(hù)材料中的應(yīng)用。

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