一种叠层树脂填充混杂复合材料的制作方法
【专利摘要】一种叠层树脂填充混杂复合材料，其特征在于所述的复合材料为空心圆管状，由两层不同的复合材料组成，内衬为多孔C／C复合材料，外壳为C／SiC陶瓷基复合材料，在多孔C／C复合材料的内侧部分含有一定量树脂。多孔C／C复合材料中基体C与C／SiC复合材料中C纤维有一层热解C界面或ZrO2、BN界面。该复合材料由于基材C／C复合材料多孔结构有隔热作用，复合结构材料整体质量较轻。酚醛树脂价格便宜，复合结构材料成本低，外层C／SiC陶瓷基复合材料为基材C／C复合材料起氧化保护作用，填充树脂提高材料整体结构稳定性。
【专利说明】一种叠层树脂填充混杂复合材料
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种树脂基与陶瓷基混杂复合材料，特别是涉及一种叠层树脂填充混杂复合材料。
【背景技术】
[0002]碳/碳(以下简称C / C)复合材料因其具有低密度及优异的高温力学性能，特别是高温下力学性能不降反升的特性，使其成为先进飞行器的热结构件的首选材料。然而，C / C复合材料高温下极易氧化，氧化会使其孔隙增大、结构弱化、导致强度和其他机械性能的迅速降低，并且氧化失重1%，其强度下降达10%，而且在极端环境中(如高冲质比的固体火箭发动机喉衬材料、导弹鼻锥等)c / C复合材料则不具有所需的抗高温烧蚀能能力。因此，C / C复合材料的高温防氧化烧蚀问题是实现其实际应用的瓶颈。为此通过综合碳纤维优异的力学性能与陶瓷基体良好的热、化学稳定性，制备出一种将热防护、结构承载和抗氧化相结合的新型功能一体化复合材料。对于防氧化问题，通过制备SiC涂层来实现，SiC是优秀的抗氧化材料，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，来保护C / C复合材料在高温时不被外界环境氧化。而耐高温问题，通过结合酚醛树脂基复合材料来改善，酚醛树脂耐热性好，能耐瞬时超高温，而且经过改性的酚醛树脂其耐高温性能更加优异，广泛应用于耐热烧蚀材料。并且其原料充足，价格便宜。
[0003]申请号为201310007876.4的中国专利公开了一种低密度炭/炭复合材料C / SiC复合涂层及其制备工艺，该复合涂层由内封孔层和外涂层两部分组成；所述内封孔层由以下重量百分比的原料制成；碳化硅粉10 %?60 %，硅粉I %?25 %，石墨粉0.05 %?8 %，聚丙烯腈研磨碳纤维1%?10%，硅溶胶40%?80% ;所述外涂层由以下重量百分比的原料制成:碳化硅粉10 %?30 %，树脂40 %?60 %，稀释剂30 %?70 %，固化剂I %?6 %。本发明还包括所述低密度炭/炭复合材料C / SiC复合涂层的制备工艺。本发明之低密度炭/炭复合材料c / SiC复合涂层具有较好抗氧化能力,涂层与基体材料的结合力好,表面致密，无裂纹产生，无落粉现象。
[0004]申请号为200910022719.4的中国专利公开了一种碳/碳复合材料防氧化涂层的制备方法，将经过处理的C / C复合材料包埋于粉料中，放入石墨坩埚内，在1800?2200°C进行I?3小时处理，利用超音速等离子喷涂设备将MoSi2粉料喷涂到具有SiC过渡层的C / C复合材料表面，将制备有SiC / MoSi2涂层的C / C复合材料放入高温炉内，在1200?1400°C进行热处理2?6小时。该方法制备得到的C / C复合材料在1650°C以上静态空气中防氧化时间由现有技术的200小时提高到300?400小时。
[0005]上述两种制备方法制备的复合材料改善了 C / C复合材料的抗氧化性能，但高温防护问题并未解决。
【发明内容】
[0006]本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种叠层树脂填充混杂复合材料，其特征在于所述的复合材料为空心圆管状，由两层不同的复合材料组成，内衬为多孔C / C复合材料，外壳为C / SiC陶瓷基复合材料，在多孔C / C复合材料内侧含有一定量树脂。多孔C / C复合材料中基体C与C / SiC复合材料中C纤维有一层热解C界面或ZrO2、BN 界面。
[0007]本发明所述的多孔C / C复合材料内衬是由CVI法制备得到，孔隙率为15?35%，增强相碳纤维布体积分数为30?45%，是本发明叠层树脂填充混杂复合材料的基材。
[0008]本发明所述的树脂为改性酚醛树脂，其耐热性好，能耐瞬时超高温，厚度为2?4_，占多孔C / C复合材料内衬厚度的10?20%。
[0009]本发明所述的外壳为C / SiC陶瓷基复合材料是以碳化硅基体，二维碳纤维布为增强相。碳纤维布体积分数为30?45%，采用化学气相浸渗法制备得到，厚度为I?3mm。C / SiC陶瓷基复合材料在C / C复合材料外侧，有效提高了 C / C复合材料的抗氧化性倉泛。
[0010]本发明具有的优点:①基材C / C复合材料多孔结构有隔热作用，且复合结构材料整体质量较轻；②酚醛树脂价格便宜，复合结构材料成本低；③外层c / SiC陶瓷基复合材料为基材C / C复合材料起氧化保护作用，填充树脂提高材料整体结构稳定性。
【专利附图】
【附图说明】
[0011]图1为叠层树脂填充混杂复合材料纵向截面图
[0012]图示10为多孔C / C复合材料；20为C / SiC复合材料；30为酚醛树脂
[0013]下面结合具体实施例，进一步阐明本发明，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定。
[0014]实施例1
[0015]参照图1叠层树脂填充混杂复合材料纵向截面图，其中10为多孔C / C复合材料，20为C / SiC复合材料，30为酚醛树脂。复合结构材料为空心圆管状，由两层不同的复合材料组成。内衬为多孔C / C复合材料，孔隙率为20%，增强相二维碳纤维布体积分数为40%，多孔C / C复合材料内侧含有酚醛树脂，厚度为2mm，多孔C / C复合材料内衬厚度的10%。外壳为C / SiC陶瓷基复合材料，增强相二维碳纤维体积分数为30%，厚度为2mm。多孔C / C复合材料中基体C与C / SiC复合材料中C纤维有一层热解C界面或Zr02、BN界面。
[0016]实施例2
[0017]参照图1叠层树脂填充混杂复合材料纵向截面图，其中10为多孔C / C复合材料，20为C / SiC复合材料，30为酚醛树脂。复合结构材料为空心圆管状，由两层不同的复合材料组成。内衬为多孔C / C复合材料，孔隙率为25%，增强相二维碳纤维布体积分数为45%，多孔C / C复合材料内侧含有酚醛树脂，厚度为3mm，多孔C / C复合材料内衬厚度的15%。外壳为C / SiC陶瓷基复合材料，增强相二维碳纤维体积分数为35%，厚度为3mm。多孔C / C复合材料中基体C与C / SiC复合材料中C纤维有一层热解C界面或Zr02、BN界面。
[0018]上述仅为本发明的两个【具体实施方式】，但本发明的设计构思并不局限于此，凡利用此构思对本发明进行非实质性的改动，均应属于侵犯本发明保护的范围的行为。但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何形式的简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。
【权利要求】
1.一种叠层树脂填充混杂复合材料，其特征在于包括两层不同的复合材料，内衬为多孔C / C复合材料，外壳为C / SiC陶瓷基复合材料。
2.根据权利要求1所述的复合材料，其特征在于所述的C/ C复合材料孔隙率为15?35%。
3.根据权利要求1所述的复合材料，其特征在于所述的C/ C复合材料表面填充有改性酚醛树脂，厚度为2?4mm，占多孔C / C复合材料内衬厚度的10?20%。
4.根据权利要求1所述的复合材料，其特征在于所述的多孔C/ C复合材料由CVI法制备得到，增强相碳纤维布体积分数为30?45%。
5.根据权利要求1所述的复合材料，其特征在于所述的外层C/ SiC陶瓷基复合材料以碳化硅为基体，二维纤维布为增强材料，碳纤维布体积分数为30?45%，采用化学气相浸渗法制备得到，厚度为I?3mm。
【文档编号】B32B1/08GK103722783SQ201310412090
【公开日】2014年4月16日 申请日期:2013年9月11日 优先权日:2013年9月11日
【发明者】陈照峰, 余盛杰 申请人:太仓派欧技术咨询服务有限公司