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1、(10)申请公布号 CN 103724054 A (43)申请公布日 2014.04.16 CN 103724054 A (21)申请号 201310412231.9 (22)申请日 2013.09.11 C04B 41/87(2006.01) (71)申请人 太仓派欧技术咨询服务有限公司 地址 215400 江苏省太仓市人民南路华旭公 寓 C412 (72)发明人 陈照峰 余盛杰 (54) 发明名称 一种 SiC-ZrC 分段分喷管布的陶瓷基复合材 料喷管 (57) 摘要 一种 SiC-ZrC 分段分布的陶瓷基复合材料， 其特征在于包括多孔 C C 复合材料骨架， SiC 涂 层和 ZrC 。
2、涂层， 喉部为 ZrC， 直段和裙部 SiC。C C 复合材料体积分数为 70 85， ZrC 体积分 数为 15 30， SiC 体积分数为 15 30。 所述的陶瓷基复合材料为圆管状， 前部直径变大， 类似裙子， 后部直径为 2 8cm， 前部直径为 5 15cm。由于 C C 复合材料易于被氧化烧蚀， SiC 具有良好的抗氧化作用， 而 ZrC 耐高温， 生成 的 ZrO2熔点高达 2680， 通过加入 SiC 和 ZrC 的 SiC-ZrC 分段分布的陶瓷基复合材料提高了抗烧 蚀和抗氧化能力。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 2 页 附图 1 页 (19)中华人民共。
3、和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书2页 附图1页 (10)申请公布号 CN 103724054 A CN 103724054 A 1/1 页 2 1. 一种 SiC-ZrC 分段分布的陶瓷基复合材料喷管， 其特征在于包括多孔 C/C 复合材料 骨架， SiC 涂层和 ZrC 涂层。 2. 根据权利要求 1 所述的 SiC-ZrC 分段分布的陶瓷基复合材料， 其特征在于所述的复 合材料为圆管状， 前部直径变大， 类似裙子， 后部直径为 2 8cm， 前部直径为 5 15cm。 3.根据权利要求1所述的复合材料， 其特征在于所述的SiC涂层位于喷管的直段， 即喉 部以。
4、后温度低的部分。 4.根据权利要求1所述的复合材料， 其特征在于所述的ZrC涂层位于喷管的群部， 即喉 部以前温度高的部分， 包括喉部。 5. 根据权利要求 1 所述的复合材料， 其特征在于所述的 SiC 涂层与 ZrC 涂层的分界线 距离喉部中心点 1 5cm。 6. 根据权利要求 1 所述的复合材料， 其特征在于所述的 SiC 涂层和 ZrC 涂层渗入到 C/ C 骨架中 1 3mm。 7. 根据权利要求 1 所述的复合材料， 其特征在于所述的 C/C 复合材料为喷管的主体结 构。 权 利 要 求 书 CN 103724054 A 2 1/2 页 3 一种 SiC-ZrC 分段分喷管布的陶。
5、瓷基复合材料喷管 技术领域 0001 本发明涉及一种陶瓷基复合材料喷管， 特别是涉及一种 SiC-ZrC 分段分喷管布的 陶瓷基复合材料喷管。 背景技术 0002 C/C 复合材料不但具有良好的导电导热性抗腐蚀性和热稳定性， 而且还具有一系 列优异的高温性能， 如耐烧蚀， 良好的高温强度保持率及抗热震性能等， 是一种理想的轻质 高温结构材料 C/C 复合材料虽然具有良好的高温耐烧蚀性能， 然而极端环境中的应用需求 ( 如高冲质比的固体火箭发动机喉衬材料、 导弹鼻锥等 )， 对 C/C 复合材料的抗氧化耐烧蚀 能力提出了更高的要求。 此外， 作为新一代飞行器燃烧室、 鼻锥和机翼前缘等的理想轻质防。
6、 热结构材料， 耐烧蚀性能也是决定其可靠性、 准确性和可操作性的重要因素。因此， 为满足 新一代高性能航空航天产品发展的需要， 亟进一步提高 C/C 复合材料的耐高温烧蚀和耐冲 刷性能。 0003 近年来， 美、 俄、 法等国家在 C/C 复合材料中添加 TaC， ZrC， HfC 等难熔碳化物来提 高C/C复合材料的抗冲刷耐烧蚀能力， 以承受更高的燃气温度或更长的服役时间。 ZrC具有 高熔点 (3540 )、 高强度高硬度和良好的高温抗热震性能， 是一种耐腐蚀、 化学稳定性好 的高温结构材料。在高温氧化环境中， 其氧化产物 ZrO2不但熔点高 (2770 )， 而且具有相 对低的蒸气压和热。
7、导率。又或是通过添加 SiC 来提高 C/C 复合材料的抗氧化能力， SiC 高 温氧化产物为 SiO2， 这是已知的最抗氧化的材料了。 0004 文献 “Yonggang Tong， Shuxin Bai， Hong Zhang， Ke Chen.C/C-SiC composite prepared by Si-10Zr alloyed melt infiltration.2012， 38 ： 3301-3307” 通过反应熔渗 法向多孔 C/C 预制体中熔渗 Si-Zr 合金制备了不含游离 Si 的 C/C-SiC 复合材料， 合金中的 Zr 与 C/C 多孔体中的 C 和 Si 反应形成。
8、 ZrC 和 ZrSi2， 所获得复合材料具有较高的强度、 较 好的抗氧化性和抗烧蚀性。 0005 文献 “C/C-SiC 复合材料的反应熔渗法制备与微观组织， 赵彦伟， 孙文婷， 李俊平， 刘宏瑞， 张国兵， 宇航材料工艺报， 2013 年第 2 期” 中提出通过向多孔 C/C 预制体中熔渗如 Si-Zr 制备了不含游离 Si 的 C/C-SiC 复合材料， 合金中的 Zr 与 C/C 多孔体中的 C 和 Si 反 应生成 ZrC 和 ZrSi2， 所获得复合材料具有较高的强度、 较好的抗氧化性和抗烧蚀性。 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 SiC-。
9、ZrC 分段分喷管 布的陶瓷基复合材料喷管， 其特征在于所述的陶瓷基复合材料包括多孔 C/C 复合材料骨 架， SiC 涂层和 ZrC 涂层， 喉部为 ZrC， 直段和裙部 SiC。C/C 复合材料体积分数为 70 85， ZrC 体积分数为 15 30， SiC 体积分数为 15 30。 0007 针对上述问题， 本发明提供一种 SiC-ZrC 分段分喷管布的陶瓷基复合材料喷管， 所述的陶瓷基复合材料为圆管状， 前部直径变大， 类似裙子， 后部直径为 2 8cm， 前部直径 说 明 书 CN 103724054 A 3 2/2 页 4 为 5 15cm。SiC 涂层位于喷管的直段， 即喉部以。
10、后温度低的部分。ZrC 涂层位于喷管的 群部， 即喉部以前温度高的部分， 包括喉部。SiC 涂层与 ZrC 涂层的分界线距离喉部中心点 1 5cm。SiC 涂层和 ZrC 涂层渗入到 C/C 骨架中 1 3mm。ZrC 密度为 6.78g/cm3， SiC 的 密度为 3.22g/em3， ZrC 较 SiC 重， 比都为 ZrC 涂层的管子重量低。 0008 本发明所述的 C/C 复合材料为喷管的主体结构， 由于 C/C 复合材料易于被氧化烧 蚀， SiC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， 而ZrC耐高温， 生成 的 ZrO2熔点高达 2680， 喉部耐高温的 Z。
11、rC 提高了 C/C 复合材料抗烧蚀能力， 直段和裙部 抗氧化的 SiC 则是提高 C/C 复合材料的抗氧化性能。 0009 本发明具有的优点 ： 1、 复合材料中不含游离 Si， 高温性能更加优异 ； 2、 分段分布 的 SiC-ZrC 层提高 C/C 复合材料的抗烧蚀和抗氧化能力 ； 3、 材料具有良好的热、 化学稳定 性， 并且轻量化。 附图说明 0010 图 1 为 SiC-ZrC 分段分布的陶瓷基复合材料的纵向图 0011 10 为 C/C 复合材料 ； 20 为 SiC 层 ； 30 为 ZrC 层 具体实施方式 0012 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。
12、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。 0013 实施例 1 0014 参照图 1， 是一种 SiC-ZrC 分段分喷管布的陶瓷基复合材料喷管的纵向图。其中 10 为 C/C 复合材料， 20 为 SiC 层， 30 为 ZrC 层。复合材料为圆管状， 后部管径为 6cm， 前部 部管径为 12cm。C/C 复合材料为喷管的主体结构， SiC 涂层位于喷管的直段， 即喉部以后温 度低的部分。ZrC 涂层位于喷管的群部， 即喉部以前温度高的部分， 包括喉部。SiC 涂层与 ZrC 涂层的分界。
13、线距离喉部中心点 3cm。SiC 涂层和 ZrC 涂层渗入到 C/C 骨架中 2mm。 0015 实施例 2 0016 参照图 1， 是一种 SiC-ZrC 分段分喷管布的陶瓷基复合材料喷管的纵向图。其中 10 为 C/C 复合材料， 20 为 SiC 层， 30 为 ZrC 层。复合材料为圆管状， 后部管径为 5cm， 前部 部管径为 10cm。C/C 复合材料为喷管的主体结构， SiC 涂层位于喷管的直段， 即喉部以后温 度低的部分。ZrC 涂层位于喷管的群部， 即喉部以前温度高的部分， 包括喉部。SiC 涂层与 ZrC 涂层的分界线距离喉部中心点 4cm。SiC 涂层和 ZrC 涂层渗入到 C/C 骨架中 3mm。 0017 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。 说 明 书 CN 103724054 A 4 1/1 页 5 说 明 书 附 图 CN 103724054 A 5 。