[发明专利]一种大面积高导热陶瓷基复合材料及其制备方法

权利要求书

1.一种大面积高导热陶瓷基复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)碳纤维薄片制备：将中间相沥青基碳纤维放入有机碳溶液中进行浸渍，随后平行放置在模具中，低温烘干后获得单向碳纤维薄片；

2)碳纤维预制体制备：将碳纤维薄片按两个方向叠放入热压装置中，双向碳纤维预制体中的碳纤维沿两个方向排布，两个方向上碳纤维含量的比例范围是6:1～1:1，纤维间的夹角为30°～90°，碳纤维在双向碳纤维预制体中的体积分数为27％～55％，经过热压成型和石墨化处理后，获得双向碳纤维预制体；热压成型的条件包括：温度为700～1200℃，压力为10～30MPa；石墨化处理的条件包括：温度为2800～3200℃，保温时间为15～45min；

3)超高温陶瓷基体制备：采用超高温陶瓷前驱体溶液，对双向碳纤维预制体实施多轮次的前驱体浸渍裂解工艺，制备超高温陶瓷基体；

4)涂层制备：采用聚硼硅氮烷溶液为载体，加入超高温陶瓷粉体配成浆料，刷涂在超高温陶瓷基体的复合材料表面，经过固化和低温裂解后获得超高温陶瓷涂层。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤1)的中间相沥青基碳纤维具有如下一个或多个性质：热导率不低于800W/(m·K)；抗拉强度不低于2.3GPa；抗拉模量不低于890GPa；纤维束规格为0.5K、1K或2K；纤维直径为10～13μm。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤1)中低温烘干的温度为80～120℃。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤2)的碳纤维预制体的体积密度为0.6～1.4g/cm³。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤3)中的浸渍裂解工艺为采用一种或几种混合的超高温陶瓷前驱体溶液进行浸渍-固化-裂解三个工序，其中，超高温陶瓷前驱体溶液的粘度为100～200mPa·s，固含量为45％～65％；浸渍时间为0.5～2h，浸渍压力为1.0～2.5MPa；固化温度为300～450℃，固化时间为2～4h；裂解温度为1400～1700℃，裂解时间为2～5h；所述浸渍-固化-裂解的三个工序重复进行12～20个轮次，直至最后一次裂解后复合材料的增重＜1％。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤4)中超高温陶瓷粉体为ZrC、ZrB₂、HfC、HfB₂、TaC、TaB₂中的一种或几种混合，浆料粘度为350～500mPa·s。

7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤4)中固化温度为200～300℃，固化时间为2～4h；低温裂解温度为600～1000℃，低温裂解时间为2～4h；获得厚度为30～50μm的超高温陶瓷涂层。

8.一种大面积高导热陶瓷基复合材料，其特征在于，由权利要求1-7任一项所述的方法制备得到。