[实用新型]一种硬质碳纤维毡复合材料

说明书

本实用新型涉及硬质碳纤维毡及其表面防护层的技术领域，尤其涉及一种硬质碳纤维毡复合材料，包括：碳纤维固化毡基体；碳化硅颗粒，所述碳化硅颗粒填充在所述碳纤维固化毡基体表面的微孔中；复合在所述碳纤维固化毡基体上的碳化硅涂层。填充在所述碳纤维固化毡基体表面的微孔中的碳化硅颗粒可以使碳纤维固化毡基体和碳化硅涂层更好地复合在一起，得到的硬质碳纤维毡复合材料的抗氧化性能和抗侵蚀性能更优，涂层与碳纤维固化毡基体的连接更为牢固，在高温有氧环境中的使用寿命更长。

技术领域

本实用新型涉及硬质碳纤维毡及其表面防护层的技术领域，尤其涉及一种硬质碳纤维毡复合材料。

背景技术

碳/碳复合材料因具有高比强度、高比模量、耐烧蚀、耐腐蚀及优异的高温力学性能，被广泛应用于航空航天等领域。其中，低密度碳/碳复合材料(如硬质碳纤维毡)是单晶硅炉、多晶硅炉及很多高温工业炉必不可少的保温隔热材料。然而，未做氧化处理的碳/碳复合材料在400℃以上的高温有氧环境中，易发生氧化反应，且反应速度随着温度的升高而加快，使碳/碳复合材料结构强度降低，性能退化。同时，一些高温工业炉冷却用的惰性气体中夹杂颗粒性物质，形成高速粒子流，会侵蚀炉衬材料的表面，缩短碳/碳复合材料的使用寿命。因此，为有效提高碳/碳复合材料的性能及使用寿命，需要在碳/碳复合材料表面形成抗氧化、抗侵蚀的防护层。

由于碳化硅密度低、硬度高、耐高温、耐腐蚀，且与碳/碳复合材料有良好的物理、化学相容性，目前，碳化硅被广泛用于碳质材料的抗氧化、侵蚀涂层。而制备碳化硅涂层的方法主要有等离子喷涂、包埋渗透法、溶胶-凝胶法、浆料涂覆法和化学气相沉积等，其中，浆料涂覆法因其成本低、操作简便，而备受关注。

比如：专利号为CN 103030424的中国专利介绍了一种碳质材料抗氧化涂层的制备方法，主要以无机硅溶胶代替传统的有机树脂类物质为载体，以单质硅粉为反应组元，同时在体系中加入适量的抗氧化陶瓷粉物质增强涂层，通过真空烧结形成抗氧化涂层。专利号为CN 103993474的中国专利提到一种硬质碳纤维毡表面碳化硅涂层的制备方法。在抛光打磨，超声清洗烘干后的硬质碳纤维毡基体表面均匀涂覆石墨乳，经碳化和石墨化后在表层形成过渡石墨层，在石墨坩埚中放入硅粉，将处理后的基体置于石墨坩埚上，加热熔化硅粉，进行硅热蒸发，从而在硬质碳纤维毡基体表面生成碳化硅涂层。然而，上述两种方法得到的含有涂层的碳质材料中，仅仅只包括独立的碳质材料层和独立的涂层，抗氧化性能并不好，涂层易脱落，在高温有氧环境中的使用寿命较短。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型要解决的技术问题在于提供一种硬质碳纤维毡复合材料，这种硬质碳纤维毡复合材料的抗氧化性能较优，涂层不易脱落，在高温有氧环境中的使用寿命较长。

本实用新型提供了一种硬质碳纤维毡复合材料，包括：

碳纤维固化毡基体；

碳化硅颗粒，所述碳化硅颗粒填充在所述碳纤维固化毡基体表面的微孔中；

复合在所述碳纤维固化毡基体上的碳化硅涂层。

优选的，所述碳化硅颗粒的粒径为500～800nm。

优选的，所述碳化硅涂层的厚度为0.1～1mm。

优选的，所述碳化硅涂层的致密度为90～95％。

优选的，所述碳纤维固化毡基体与所述碳化硅涂层的结合力为10～15MPa。

优选的，所述硬质碳纤维毡复合材料的邵氏硬度为75～90HD。

优选的，所述硬质碳纤维毡复合材料的厚度为25～50mm。