[发明专利]一种碳纤维增强碳-铪钽碳固溶体复合材料及其制备方法

权利要求书

1.一种碳纤维增强碳-铪钽碳固溶体复合材料的制备方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

(1)用酚醛树脂浸渍沉积有热解碳界面层的碳纤维预制体，然后将浸渍后的所述碳纤维预制体依次进行固化和高温裂解的步骤；

(2)重复步骤(1)2～5次，制得含有C基体的复合材料；

(3)用铪钽碳前驱体溶液浸渍所述含有C基体的复合材料，然后将浸渍后的所述含有C基体的复合材料依次进行固化和高温裂解的步骤；所述铪钽碳前驱体溶液由摩尔比为1:(2～4):(3～5)的铪钽前驱体、酚醛树脂、醇类溶剂组成；

(4)重复步骤(3)1～2次，制得含有C-Ta_xHfC过渡基体的复合材料；

(5)用铪钽碳前驱体溶液浸渍所述含有C-Ta_xHfC过渡基体的复合材料，然后将浸渍后的所述含有C-Ta_xHfC过渡基体的复合材料依次进行固化和高温裂解的步骤；所述铪钽碳前驱体溶液由摩尔比为1:(1～1.2):(2～2.2)的铪钽前驱体、酚醛树脂、醇类溶剂组成；

(6)重复步骤(5)至少2次，制得所述碳纤维增强碳-铪钽碳固溶体复合材料；所述碳纤维增强碳-铪钽碳固溶体复合材料含有的基体中C和Ta_xHfC的质量比为1:(0.25～8)；

在步骤(3)和步骤(5)中：

所述高温裂解的升温速率为10～20℃/min。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：

所述碳纤维增强碳-铪钽碳固溶体复合材料含有的基体中C和Ta_xHfC的质量比为1:(1.5～4)。

3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于：

所述含有C基体的复合材料的密度为1.0～1.4g/cm³；

所述含有C-Ta_xHfC过渡基体的复合材料的密度为1.4～1.8g/cm³；和/或

所述碳纤维增强碳-铪钽碳固溶体复合材料的密度不小于2.1g/cm³。

4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：

所述碳纤维增强碳-铪钽碳固溶体复合材料的密度为2.1～3.0g/cm³。

5.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，在步骤(1)、步骤(3)和步骤(5)中：

所述酚醛树脂的残碳率高于50％，室温粘度小于250mPa·s。

6.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，在步骤(3)和步骤(5)中：

所述铪钽前驱体中铪和钽的摩尔比为1:(0.25～8)。

7.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，在步骤(1)中：

所述浸渍为在真空度5～100kPa的条件下真空浸渍1～3h；

所述固化为在温度为150～220℃且压强为3～10MPa的条件下交联固化5～10h；和/或

所述高温裂解为在700～1000℃的条件下高温裂解2～5h。

8.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，在步骤(3)和步骤(5)中：

所述浸渍为在真空度5～50kPa的条件下真空浸渍1～3h，然后在压强为0.5～2MPa的条件下压力浸渍3～5h；

所述固化为在温度为250～300℃且压强为2～5MPa的条件下交联固化5～8h；和/或

所述高温裂解为在1400～1700℃的条件下高温裂解2～4h。

9.由权利要求1至8任一项所述的制备方法制得的碳纤维增强碳-铪钽碳固溶体复合材料。