[发明专利]一种氧化锆基多孔复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于高温热防护材料领域，具体涉及一种氧化锆基多孔复合材料及其制备方法。

背景技术

航天飞行器或巡航导弹在飞行过程中要经受严重的热、振动、噪声和冲击等复杂环境的影响，其中最苛刻的飞行条件是从轨道上以高超音速再入大气层时强烈的气动加热。飞行器以8马赫数的速度在27km高度飞行时头锥处的温度为1793℃，机翼或尾翼前缘的温度高达1455℃[NASA Facts,National Aeronautics and Space Administration,John F.Kennedy Space Center,Orbiter Thermal Protection System,FS-2000-06-29-KSC,1997.]。随着航天、航空飞行器飞行速度不断提高,服役环境越来越恶劣,对热防护材料的要求愈加苛刻。新型飞行器热防护系统期望材料具有轻质、隔热、耐高温并兼有一定承载能力的特性，这类用于飞行器上的防/隔热复合材料已成为目前研究的热点和重点。经过多年的研制和改进，陶瓷瓦高效隔热复合材料已形成了LI(Lockheed Insulation)、FRCI(Fibrous Refractory Insulation Composite)、AETB(Alumina Enhanced Thermal Barrier)以及BRI(Boeing Resuable Insulation)等系列材料[C.John,I.Francesco,Thermal protection system of the space shuttle[R].ADA308170,1989.],典型的陶瓷隔热瓦AETB-12体积密度0.192g/cm³，热导率约为0.064W/(m·K)，压缩强度0.90～1.83MPa，使用温度可达1700～1870K。然而陶瓷瓦隔热材料却具有脆性大,抗损伤能力差,维护成本高,更换周期长的缺点。现阶段研制出的气凝胶超级隔热材料，具有低密度，极低热导率特性，如氧化硅气凝胶具有优异的隔热性能，是目前公认热导率最低的固态材料(常温下约为0.013W/(m·K))[王小东.纳米多孔SiO₂气凝胶隔热复合材料应用基础研究[D].长沙:国防科学技术大学，2006]。由于气凝胶本身固有的力学性能差，使该类材料在力学性能要求高的航空航天领域的应用受到限制。