[发明专利]一种高抗压氧化铝基热桥阻断材料板及其制备方法

说明书

提供了一种高抗压氧化铝基热桥阻断材料板，它的密度为0.55～1.30g/cm³，耐1500℃高温，应变量10％时的压缩强度为1.78～11.07MPa，1100℃和1500℃导热系数为0.116～0.204W/(m·K)和0.186～0.326W/(m·K)。该材料的制备方法是通过将水作为分散液的铝溶胶为先驱体，通过真空加压浸渍使水性铝溶胶完全渗入无机陶瓷纤维预制件中形成溶胶/纤维预制件混合体，在95℃下保温一段时间获得湿凝胶/纤维预制件，然后在85～105℃常压干燥，最后在800℃～1200℃下烧结，制得高抗压氧化铝基热桥阻断材料板。

技术领域

本发明总体地涉及隔热材料及其制备方法，尤其涉及一种高抗压氧化铝基热桥阻断材料板及其制备方法。

背景技术

高超声速飞行器具有高马赫数、高机动性和长航时等特点，飞行器表面承受着严酷的气动加热，对其大面积热防护系统防隔热连接结构提出了苛刻要求。具有高抗压、低导热系数、耐高温(耐1500℃)、低密度等性能的热桥阻断材料是制约防隔热连接结构的瓶颈技术之一，并且高温和超高温工业炉体等热防护层的安装，也对耐超高温高强度热桥阻断材料提出了迫切需求。

目前能够在1500℃下使用且具有较低导热系数的热防护隔热材料，主要有气凝胶隔热复合材料、多孔氧化铝陶瓷、泡沫陶瓷、C/SiC复合材料，其中气凝胶隔热复合材料隔热性能优异，轻质等特点被科研人员广泛关注。

专利ZL201110013449.8通过重复浸渍工艺，制备出具有高抗压性能(10％应变应力为10～12MPa)、低导热系数(1100℃时导热系数为0.12W/(m·K))的高强度Al₂O₃-SiO₂气凝胶隔热复合材料，但材料的制备工艺复杂、成本高、周期长，且使用温度最高可达1200℃。

专利ZL201510992809.1公布了以α-Al₂O₃粉为原料、c-ZrO₂短纤维为增强相，通过调节造孔剂、流变剂、粘接剂和发泡剂的量，再经1600℃烧结获得氧化锆纤维增强氧化铝闭孔泡沫陶瓷材料，其使用温度≤1700℃，抗压强度为10MPa～13MPa，于1600℃×24h线收缩<1.5％，但该氧化铝泡沫陶瓷材料不仅导热系数高(1000℃导热系数为0.30～0.50W/(m·K))，而且制备周期长、工艺复杂。

李翠伟等(李翠伟，杨凤坤，韩耀，汪长安，陈克丕，发泡剂对莫来石多孔陶瓷结构和性能的影响，第十七届全国高技术陶瓷学术年会论文集)制备的莫来石相多孔陶瓷体积密度为0.24～0.57g/cm³，抗压强度为0.51～1.54MPa，导热系数为0.06～0.17W/(m·K)，但是制备的莫来石相多孔陶瓷抗压强度较低。

C/SiC复合材料作为一种新型高温结构材料，不仅具有强度高、耐温高，同时具备韧性高等特性，已在军用、民用的重要领域得到了越来越广泛的应用，例如作为航空发动机高温部件、火箭喷管、航天飞机热防护系统等。

周长城等(周长城，张长瑞，胡海峰，张玉娣，C/SiC复合材料的低温制备工艺研究，材料工程，2012，9，44-47)以聚碳硅烷(PCS，分子量1800，软化点205℃)为先驱体，炭纤维为增强体(纤维单丝强度为4.24GPa，直径7μm，密度1.76g/cm³)，采用先驱体浸渍裂解(PIP)工艺低温制备了炭纤维增强碳化硅(C/SiC)陶瓷基复合材料，所制备C/SiC复合材料密度为1.70g/cm³，弯曲强度达到657.8MPa，由于C/SiC复合材料制备周期长、工艺复杂，且原材料成本高。

因此，如何获得高强度、高耐温性(耐1500℃)，同时具有制备工艺简单、价格低廉并且热导率低的高强度隔热复合材料是目前急需解决的一个关键问题。

发明内容