[发明专利]一种薄片状C/C‑SiC‑MoSi2陶瓷基复合材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于C/C复合材料技术领域，涉及一种薄片状C/C-SiC-MoSi₂陶瓷基复合材料的制备方法。

背景技术

碳/碳(C/C)复合材料是目前唯一可以应用于2800℃的高温复合材料，由于具有非常优异的性能使得其在航空航天领域具有广阔的应用前景，比如热膨胀系数低、密度低、耐高温、耐烧蚀、高强度、高模量等优异性能，特别是在惰性气氛的2200℃以内条件下其强度和模量随温度升高而增加的优异性能。然而，C/C复合材料在超过370℃的有氧环境就会被氧化，氧化质量损失导致其强度下降，限制了其应用范围，尤其是在高温或者潮湿环境下的使用。因此，提高C/C复合材料的高温抗氧化性对于其应用十分关键。

一种有效的解决途径是向C/C复合材料中引入超高温陶瓷，比如SiC、ZrC、HfC等。利用陶瓷相对C/C复合材料起到保护作用，同时还不会降低C/C复合材料的各项性能，反而会提高在高温环境下的稳定性，扩大应用范围。目前研究较多的碳/碳-耐高温陶瓷复合材料主要有C/C-SiC复合材料[LeiLiu,HejunLi.EffectofsurfaceablationproductsontheablationresistanceofC/C–SiCcompositesunderoxyacetylenetorch.CorrosionScience,2013,67:60-66、S.Singh,V.K.Srivastava.EffectofoxidationonelasticmodulusofC/C–SiCcomposites.MaterialsScienceandEngineeringA,2008,468:534-539.]、C/C-ZrC复合材料[Xue-TaoShen,Ke-ZhiLi.Theeffectofzirconiumcarbideonablationofcarbon/carboncompositesunderanoxyacetyleneflame.CorrosionScience,2011,53:105-112、ShenXuetao,LiKezhi.Microstructureandablationpropertiesofzirconiumcarbidedopedcarbon/carboncomposites.Carbon，2010，48：344-351、Chun-xuanLiu,Jian-xunChen.PyrolysismechanismofZrCprecursorandfabricationofC/C–ZrCcompositesbyprecursorinfiltrationandpyrolysis.Trans.NonferrousMet.Soc.China,2014,24:1779-1784.]、C/C-SiC-ZrC复合材料[ZhaoqianLi,HejunLi.MicrostructureandablationbehaviorsofintegerfeltreinforcedC/C-SiC-ZrCcompositespreparedbyatwo-stepmethod.CeramicsInternational,2012,38:3419–3425、LeiZhuang,Qian-gangFu.Effectofpre-oxidationtreatmentonthebondingstrengthandthermalshockresistanceofSiCcoatingforC/C–ZrC–SiCcomposites.2015.]、C/C-HfC复合材料[LiangXue,Zhe-anSu.MicrostructureandablationbehaviorofC/C–HfCcompositespreparedbyprecursorinfiltrationandpyrolysis.CorrosionScience.2015]等。

除了上述的耐高温陶瓷材料之外，二硅化钼也可以作为耐高温材料引入C/C复合材料中，提高C/C在高温想的性能。MoSi₂作为一种金属间化合物同样具有十分优异的性能，是目前最具发展潜力的高温结构材料，可应用于1200℃以上。MoSi₂密度适中，具有高熔点高模量，具有极好的高温稳定性与高温抗氧化性，更重要的是二硅化钼在高温有氧环境下有缓蚀性，与氧气反应生成SiO₂保护层，SiO₂具有流动性，可以封填C/C复合材料的裂纹等缺陷阻止氧气进一步与内部C/C复合材料反应，从而对C/C复合材料起到了保护作用，能长时间在高温下使用。