[发明专利]一种内部抗氧化碳碳复合材料

权利要求书

1.一种内部抗氧化碳碳复合材料，其特征在于：包括碳基体、分布于碳基体内的碳纤维增强体、分布于碳基体内部孔隙中的碳包覆的富硅的碳化硅、分布于碳基体内部空隙中的碳包覆的氧化锆、分布于碳基体内部空隙中的磷酸锆和分布于碳基体内部空隙中的氧化铝。

2.根据权利要求1所述一种内部抗氧化碳碳复合材料，其特征在于：其中，磷酸锆、氧化锆、碳化硅和氧化铝的摩尔比为(1-2)：1：(1-2)：(0.5-1)。

3.一种内部抗氧化碳碳复合材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

(1)碳纤维预制体的制备：将碳纤维布和碳纤维网胎交替叠层针刺，得预制体；将预制体置于碳源气体中进行化学气相渗入处理，得碳碳胚体；

(2)前驱体的制备：在干燥氮气的保护下，将壳聚糖加入水浴中，再加入磷酸锆、氯化锆、硅粉、碳粉和氧化铝，90-100℃下搅拌反应2-4h，即得前驱体；

(3)以步骤(2)制得的前驱体作为浸渍剂，浸渍碳碳胚体；

(4)将浸渍后的碳碳胚体置于碳化炉中，碳化处理；

(5)重复步骤(3)至(4)三至五次，得致密化的预制体；

(6)将步骤(5)制得的致密化的预制体于氩气气氛下以300-350℃/h的速率升温至1000℃，再以300-350℃/h的速率分别升温至2500℃，恒温0.5-1h，即得内部抗氧化碳碳复合材料。

4.根据权利要求3所述的一种内部抗氧化碳碳复合材料的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，化学气相渗入处理的温度为900℃～1150℃，反应时间为50h～120h，气压为1200pa～1600pa；碳源气体为甲烷或丙烯。

5.根据权利要求3所述的一种内部抗氧化碳碳复合材料的制备方法，其特征在于：步骤(2)中，所述壳聚糖的物质的量与磷酸锆、氯化锆、碳粉、氧化铝的总质量比为(4-5):1；所述磷酸锆、氯化锆、硅粉、碳粉和氧化铝的摩尔比为(1-2)：1：(6-8)：(1-2)：(0.5-1)。

6.根据权利要求3所述的一种内部抗氧化碳碳复合材料的制备方法，其特征在于：步骤(3)中，浸渍工艺如下：把碳碳胚体浸入至有浸渍剂的容器中，并置高压浸渍釜中；将釜腔抽至真空状态，再充入压力为10-12MPa的纯氮气；以2-3℃/min的速率从室温升至200℃，恒温1-2h；再以2-3℃/min的速率升温至500℃，恒温2h；浸渍过程釜内压力始终维持在10-12MPa。

7.根据权利要求3所述的一种内部抗氧化碳碳复合材料的制备方法，其特征在于：步骤(4)中，碳化工艺为：将炉腔抽至真空状态，通入氮气至常压，以200-220℃/h的速率升温至1000℃并恒温2h，整个碳化过程保持氮气气氛。

8.一种用于碳碳复合材料制备的前驱体，其特征在于：包括壳聚糖、磷酸锆、氯化锆、硅粉、碳粉、氧化铝；其中，所述壳聚糖的物质的量与磷酸锆、氯化锆、碳粉、氧化铝的总质量比为(4-5):1；所述磷酸锆、氯化锆、硅粉、碳粉和氧化铝的摩尔比为(1-2)：1：(6-8)：(1-2)：(0.5-1)。