[发明专利]一种含难熔金属的碳碳复合材料

权利要求书

1.一种含难熔金属的碳碳复合材料，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金属锆-富勒烯复合纳米粉体、分布于碳基体内部空隙中的富硅的碳化硅。

2.根据权利要求1所述一种含难熔金属的碳碳复合材料，其特征在于：其中，金属锆-富勒烯复合纳米粉体和碳化硅的摩尔比为1：(5-10)。

3.一种含难熔金属的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)真空环境下，加热富勒烯和金属锆，形成的蒸汽共同沉积在有机基体上，控制沉积层的电阻值不少于10KΩ，得金属锆-富勒烯复合膜；采用溶剂溶解沉积有金属锆-富勒烯复合膜的有机基体，有机基体完全溶解后过滤、干燥，即得均匀的金属锆-富勒烯复合纳米粉体；

(3)前驱体的制备：在干燥氮气的保护下，将金属锆-富勒烯复合纳米粉体、硅粉、碳粉加入水中，90-100℃下搅拌反应2-4h，即得前驱体；

(4)以步骤(2)制得的前驱体作为浸渍剂，浸渍碳碳胚体；

(5)将浸渍后的碳碳胚体置于碳化炉中，碳化处理；

(6)重复步骤(4)至(5)三至五次，得致密化的预制体；

(7)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，即得含难熔金属的碳碳复合材料。

4.根据权利要求3所述的一种含难熔金属的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所述的一种含难熔金属的碳碳复合材料的制备方法，其特征在于：步骤(2)中，真空度不大于5×10^-4Pa；有机基体为聚丙烯膜、聚乙烯膜、聚丙烯酸膜中的其中一种。

6.根据权利要求3所述的一种含难熔金属的碳碳复合材料的制备方法，其特征在于：步骤(3)中，所述金属锆-富勒烯复合纳米粉体、硅粉、碳粉的摩尔比为1：(20-30)：(5-10)。

7.根据权利要求3所述的一种含难熔金属的碳碳复合材料的制备方法，其特征在于：步骤(4)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。

8.根据权利要求3所述的一种含难熔金属的碳碳复合材料的制备方法，其特征在于：步骤(5)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。