[发明专利]一种炭/炭复合改性基体材料及其制备工艺

权利要求书

1.一种炭/炭复合改性基体材料，其特征在于：包括炭纤维层(1)、热解炭层(2)、SiC层(3)和ZrC层(4)，其中，上述热解炭层(2)覆盖在炭纤维层(1)的表面，SiC层(3)覆盖在热解炭层(2)表面，ZrC层(4)覆盖在SiC层(3)表面；上述热解炭层(2)缓解炭纤维(1)和SiC层(3)之间的热应力，SiC层(3)缓解热解炭层(2)和ZrC层(4)之间热应力，使热解炭层(2)、SiC层(3)和ZrC层(4)在烧蚀环境中不脱落；上述热解炭层(2)、SiC层(3)和ZrC层(4)包含元素：Zr、Si及C，且质量百分比组成为：80～95％Zr粉，5～20％Si粉和0～5％C粉。

2.一种如权利要求1所述的炭/炭复合改性基体材料的制备工艺，其特征在于，包括以下工艺步骤：

(a)熔渗剂的制备：按质量分数分别称取80～95％Zr粉，5～20％Si粉和0～5％C粉，再采用转速200～250r/min球磨1～3h制成熔渗剂；

(b)炭纤维/热解碳/SiC/ZrC复合材料的制备：将步骤(a)中的熔渗剂完全覆盖C/C基体后放入石墨坩埚内，然后将石墨坩埚放入真空炉中，通入流量为500～600ml/min的保护性气体，以7.5～12.5℃/min的升温速度将炉温升至1800～2000℃，保温1～3h，随后以7～10℃/min的降温速度将炉温降至1000～1200℃，关闭电源自然降温至室温，在C/C基体材料内部形成具有炭纤维/热解碳/SiC/ZrC梯度结构的抗烧蚀碳碳复合材料；

(c)炭纤维/热解碳/SiC/ZrC复合材料内部组织应力缓解：将步骤(b)中制备得到的炭纤维/热解碳/SiC/ZrC复合材料放入高温炉内，以7～10℃/min的升温速度将炉温升至1500～1800℃，保温1～3h，随随炉冷却关闭电源自然降温至室温，得到样品；

(d)采用氧-乙炔焰烧蚀仪进行烧蚀性能测试：将步骤c中的样品放置于装有冷却系统的载物台上，采用烧蚀枪喷嘴直径为2mm，试样初始表面距火焰喷嘴的距离为9.8～10.2mm，火焰烧蚀角度为90°进行烧蚀性能测试。

3.根据权利要求2所述的一种炭/炭复合改性基体材料的制备工艺，其特征在于：所述的步骤d中具体的氧乙炔焰烧烛实验参数为：O₂流量1512L/h，C₂H₂流量1116L/h，O₂气压力0.4Mpa，C₂H₂气压力0.095Mpa。