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一種快速反應(yīng)熔滲制備陶瓷基復(fù)合材料的方法及應(yīng)用

文檔序號:41737363發(fā)布日期:2025-04-25 17:10閱讀:來源:國知局

技術(shù)特征:

1.一種快速反應(yīng)熔滲制備陶瓷基復(fù)合材料的方法,其特征在于:該方法包括:在真空或惰性氛圍下,將已被熔滲原材料包埋或覆蓋的c/c復(fù)合材料坯體置于焦耳加熱設(shè)備中,通過焦耳加熱快速升溫并保溫一定時間,使熔滲原材料與c/c坯體發(fā)生快速反應(yīng)熔滲,從而制得陶瓷基復(fù)合材料,所述快速升溫的速率大于等于200℃/s。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種快速反應(yīng)熔滲制備陶瓷基復(fù)合材料的方法,其特征在于:所述c/c復(fù)合材料坯體中含有碳纖維和碳基體,且其密度為0.5~1.8?g/cm3,開孔率為1%~80%。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種快速反應(yīng)熔滲制備陶瓷基復(fù)合材料的方法,其特征在于:所述陶瓷基復(fù)合材料由碳纖維和基體組成,其中基體由陶瓷和未反應(yīng)完全的碳單質(zhì)組成。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種快速反應(yīng)熔滲制備陶瓷基復(fù)合材料的方法,其特征在于:所述陶瓷為熔滲原材料與碳基體反應(yīng)形成的陶瓷或熔滲時從原料中帶入的陶瓷,所述陶瓷為si、ti、zr、hf、nb、ta、稀土等金屬和/或非金屬的碳化物或硼化物。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種快速反應(yīng)熔滲制備陶瓷基復(fù)合材料的方法,其特征在于:所述熔滲原材料為si、ti、zr、hf、nb、ta、b、稀土等金屬或非金屬單質(zhì)、合金和si、ti、zr、hf、nb、ta、稀土等金屬或非金屬的碳化物、氮化物、硼化物、氧化物以及以上原料的混合物或固溶體。

6.根據(jù)權(quán)利要求1~5任一項所述的一種快速反應(yīng)熔滲制備陶瓷基復(fù)合材料的方法,其特征在于:所述熔滲原材料為粉末狀和/或塊狀,所述粉末狀熔滲原材料的粒徑為10?nm-1mm,所述塊狀熔滲原材料的尺寸≥(1×1×1)?mm3。

7.根據(jù)權(quán)利要求1~5任一項所述的一種快速反應(yīng)熔滲制備陶瓷基復(fù)合材料的方法,其特征在于:所述焦耳加熱設(shè)備的升溫速率可達20000℃/s,最高使用溫度不低于3000℃,最大降溫速率不低于1000℃/min,保溫時間不少于15min。

8.根據(jù)權(quán)利要求1~5任一項所述的一種快速反應(yīng)熔滲制備陶瓷基復(fù)合材料的方法,其特征在于:所述反應(yīng)熔滲的條件為:以200~3000℃/s的升溫速率,升溫至1300℃~2100℃后保溫15~200min,最后以100~1000℃/min的降溫速率降溫至室溫。

9.根據(jù)權(quán)利要求1~5任一項所述的一種快速反應(yīng)熔滲制備陶瓷基復(fù)合材料的方法,其特征在于:所述惰性氛圍為氮氣和/或氬氣。

10.根據(jù)權(quán)利要求1~5任一項所述的一種快速反應(yīng)熔滲制備陶瓷基復(fù)合材料的方法,其特征在于:所得陶瓷基復(fù)合材料可應(yīng)用于高溫結(jié)構(gòu)件,所述高溫結(jié)構(gòu)件包括超高音速飛行器鼻錐、翼前緣、發(fā)動機噴管、高速剎車盤中的至少一種。


技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種快速反應(yīng)熔滲制備陶瓷基復(fù)合材料的方法及應(yīng)用,屬于陶瓷基復(fù)合材料制備領(lǐng)域。該方法包括:在真空或惰性氛圍下,將已被熔滲原材料包埋或覆蓋的C/C復(fù)合材料坯體置于焦耳加熱設(shè)備中,通過焦耳加熱快速升溫并保溫,使熔滲原材料與C/C坯體發(fā)生反應(yīng)熔滲,從而在短時間內(nèi)制得陶瓷基復(fù)合材料。本發(fā)明所述制備方法簡單可靠、周期短、成本低,相較于傳統(tǒng)反應(yīng)熔滲工藝,時間由12小時以上縮短至1?2小時以內(nèi),可有效解決傳統(tǒng)反應(yīng)熔滲制備周期長、能耗高、對碳纖維損傷大的缺點。本發(fā)明所制備的陶瓷基復(fù)合材料,可應(yīng)用于超高音速飛行器鼻錐、翼前緣以及發(fā)動機噴管等高溫結(jié)構(gòu)件,有利于提高其力學(xué)性能和抗氧化燒蝕性能。

技術(shù)研發(fā)人員:文青波,王水彬,陶沙沙,熊翔,曾毅
受保護的技術(shù)使用者:中南大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日:
技術(shù)公布日:2025/4/24
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