一種SiC-ZrC分段分噴管布的陶瓷基復(fù)合材料噴管的制作方法
【專利摘要】一種SiC-ZrC分段分布的陶瓷基復(fù)合材料，其特征在于包括多孔C／C復(fù)合材料骨架，SiC涂層和ZrC涂層，喉部為ZrC，直段和裙部SiC。C／C復(fù)合材料體積分數(shù)為70％～85％，ZrC體積分數(shù)為15％～30％，SiC體積分數(shù)為15％～30％。所述的陶瓷基復(fù)合材料為圓管狀，前部直徑變大，類似裙子，后部直徑為2～8cm，前部直徑為5～15cm。由于C／C復(fù)合材料易于被氧化燒蝕，SiC具有良好的抗氧化作用，而ZrC耐高溫，生成的ZrO2熔點高達2680℃，通過加入SiC和ZrC的SiC-ZrC分段分布的陶瓷基復(fù)合材料提高了抗燒蝕和抗氧化能力。
【專利說明】—種SiC-ZrC分段分噴管布的陶瓷基復(fù)合材料噴管
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種陶瓷基復(fù)合材料噴管，特別是涉及一種SiC-ZrC分段分噴管布的陶瓷基復(fù)合材料噴管。
【背景技術(shù)】
[0002]C/C復(fù)合材料不但具有良好的導(dǎo)電導(dǎo)熱性抗腐蝕性和熱穩(wěn)定性，而且還具有一系列優(yōu)異的高溫性能，如耐燒蝕，良好的高溫強度保持率及抗熱震性能等，是一種理想的輕質(zhì)高溫結(jié)構(gòu)材料C/C復(fù)合材料雖然具有良好的高溫耐燒蝕性能，然而極端環(huán)境中的應(yīng)用需求(如高沖質(zhì)比的固體火箭發(fā)動機喉襯材料、導(dǎo)彈鼻錐等)，對C/C復(fù)合材料的抗氧化耐燒蝕能力提出了更高的要求。此外，作為新一代飛行器燃燒室、鼻錐和機翼前緣等的理想輕質(zhì)防熱結(jié)構(gòu)材料，耐燒蝕性能也是決定其可靠性、準確性和可操作性的重要因素。因此，為滿足新一代高性能航空航天產(chǎn)品發(fā)展的需要，亟進一步提高C/C復(fù)合材料的耐高溫?zé)g和耐沖刷性能。
[0003]近年來，美、俄、法等國家在C/C復(fù)合材料中添加TaC，ZrC，HfC等難熔碳化物來提高C/C復(fù)合材料的抗沖刷耐燒蝕能力，以承受更高的燃氣溫度或更長的服役時間。ZrC具有高熔點(3540°C )、高強度高硬度和良好的高溫抗熱震性能，是一種耐腐蝕、化學(xué)穩(wěn)定性好的高溫結(jié)構(gòu)材料。在高溫氧化環(huán)境中，其氧化產(chǎn)物ZrO2不但熔點高(2770°C )，而且具有相對低的蒸氣壓和熱導(dǎo)率。又或是通過添加SiC來提高C/C復(fù)合材料的抗氧化能力，SiC高溫氧化產(chǎn)物為SiO2，這是已知的最抗氧化的材料了。
[0004]文獻“Yonggang Tong, Shuxin Bai, Hong Zhang, Ke Chen.C/C-SiC compositeprepared by S1-1OZr alloyed melt infiltration.2012, 38:3301_3307” 通過反應(yīng)溶滲法向多孔C/C預(yù)制體中熔滲S1-Zr合金制備了不含游離Si的C/C-SiC復(fù)合材料，合金中的Zr與C/C多孔體中的C和Si反應(yīng)形成ZrC和ZrSi2，所獲得復(fù)合材料具有較高的強度、較好的抗氧化性和抗燒蝕性。
`[0005]文獻“C/C-SiC復(fù)合材料的反應(yīng)熔滲法制備與微觀組織，趙彥偉，孫文婷，李俊平，劉宏瑞，張國兵，宇航材料工藝報，2013年第2期”中提出通過向多孔C/C預(yù)制體中熔滲如S1-Zr制備了不含游離Si的C/C-SiC復(fù)合材料，合金中的Zr與C/C多孔體中的C和Si反應(yīng)生成ZrC和ZrSi2，所獲得復(fù)合材料具有較高的強度、較好的抗氧化性和抗燒蝕性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種SiC-ZrC分段分噴管布的陶瓷基復(fù)合材料噴管，其特征在于所述的陶瓷基復(fù)合材料包括多孔C/C復(fù)合材料骨架，SiC涂層和ZrC涂層，喉部為ZrC，直段和裙部SiC。C/C復(fù)合材料體積分數(shù)為70%~85%，ZrC體積分數(shù)為15%~30%，SiC體積分數(shù)為15%~30%。
[0007]針對上述問題，本發(fā)明提供一種SiC-ZrC分段分噴管布的陶瓷基復(fù)合材料噴管，所述的陶瓷基復(fù)合材料為圓管狀，前部直徑變大，類似裙子，后部直徑為2~8cm，前部直徑為5~15cm。SiC涂層位于噴管的直段，即喉部以后溫度低的部分。ZrC涂層位于噴管的群部，即喉部以前溫度高的部分，包括喉部。SiC涂層與ZrC涂層的分界線距離喉部中心點I~5cm。SiC涂層和ZrC涂層滲入到C/C骨架中I~3mm。ZrC密度為6.78g/cm3, SiC的密度為3.22g/em3, ZrC較SiC重，比都為ZrC涂層的管子重量低。
[0008]本發(fā)明所述的C/C復(fù)合材料為噴管的主體結(jié)構(gòu)，由于C/C復(fù)合材料易于被氧化燒蝕，SiC具有良好的抗氧化作用，生成的SiO2是已知的最抗氧化的材料，而ZrC耐高溫，生成的ZrO2熔點高達2680°C，喉部耐高溫的ZrC提高了 C/C復(fù)合材料抗燒蝕能力，直段和裙部抗氧化的SiC則是提高C/C復(fù)合材料的抗氧化性能。
[0009]本發(fā)明具有的優(yōu)點:1、復(fù)合材料中不含游離Si，高溫性能更加優(yōu)異；2、分段分布的SiC-ZrC層提高C/C復(fù)合材料的抗燒蝕和抗氧化能力；3、材料具有良好的熱、化學(xué)穩(wěn)定性，并且輕量化。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]圖1為SiC-ZrC分段分布的陶瓷基復(fù)合材料的縱向圖
[0011]10為C/C復(fù)合材料；20為SiC層；30為ZrC層
【具體實施方式】
[0012]下面結(jié)合具體實施例，進一步闡明本發(fā)明，應(yīng)理解這些實施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍，在閱讀了本發(fā)明之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員對本發(fā)明的各種等價形式的修改均落于本申請所附權(quán)利要求所限定。
[0013]實施例1
[0014]參照圖1，是一種SiC-ZrC分段分噴管布的陶瓷基復(fù)合材料噴管的縱向圖。其中10為C/C復(fù)合材料，20為SiC層，30為ZrC層。復(fù)合材料為圓管狀，后部管徑為6cm，前部部管徑為12cm。C/C復(fù)合材料為噴管的主體結(jié)構(gòu)，SiC涂層位于噴管的直段，即喉部以后溫度低的部分。ZrC涂層位于噴管的群部，即喉部以前溫度高的部分，包括喉部。SiC涂層與ZrC涂層的分界線距離喉部中心點3cm。SiC涂層和ZrC涂層滲入到C/C骨架中2mm。
[0015]實施例2
[0016]參照圖1，是一種SiC-ZrC分段分噴管布的陶瓷基復(fù)合材料噴管的縱向圖。其中10為C/C復(fù)合材料，20為SiC層，30為ZrC層。復(fù)合材料為圓管狀，后部管徑為5cm，前部部管徑為10cm。C/C復(fù)合材料為噴管的主體結(jié)構(gòu)，SiC涂層位于噴管的直段，即喉部以后溫度低的部分。ZrC涂層位于噴管的群部，即喉部以前溫度高的部分，包括喉部。SiC涂層與ZrC涂層的分界線距離喉部中心點4cm。SiC涂層和ZrC涂層滲入到C/C骨架中3mm。
[0017]上述僅為本發(fā)明的兩個【具體實施方式】，但本發(fā)明的設(shè)計構(gòu)思并不局限于此，凡利用此構(gòu)思對本發(fā)明進行非實質(zhì)性的改動，均應(yīng)屬于侵犯本發(fā)明保護的范圍的行為。但凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所作的任何形式的簡單修改、等同變化與改型，仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的保護范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種SiC-ZrC分段分布的陶瓷基復(fù)合材料噴管，其特征在于包括多孔C/C復(fù)合材料骨架，SiC涂層和ZrC涂層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的SiC-ZrC分段分布的陶瓷基復(fù)合材料，其特征在于所述的復(fù)合材料為圓管狀，前部直徑變大，類似裙子，后部直徑為2~8cm，前部直徑為5~15cm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合材料，其特征在于所述的SiC涂層位于噴管的直段，即喉部以后溫度低的部分。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合材料，其特征在于所述的ZrC涂層位于噴管的群部，即喉部以前溫度高的部分，包括喉部。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合材料，其特征在于所述的SiC涂層與ZrC涂層的分界線距離喉部中心點1~5cm。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合材料，其特征在于所述的SiC涂層和ZrC涂層滲入到C/C骨架中1~3mm。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合材料，其特征在于所述的C/C復(fù)合材料為噴管的主體結(jié)構(gòu)。
【文檔編號】C04B41/87GK103724054SQ201310412231
【公開日】2014年4月16日 申請日期:2013年9月11日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月11日
【發(fā)明者】陳照峰, 余盛杰 申請人:太倉派歐技術(shù)咨詢服務(wù)有限公司