本發(fā)明涉及一體化梯度結(jié)構(gòu)輕質(zhì)耐高溫防隔熱材料及其制備方法，屬于無(wú)機(jī)功能材料領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
熱防護(hù)系統(tǒng)是保證航天飛行器在高速服役時(shí)氣動(dòng)加熱環(huán)境中賴以生存的關(guān)鍵，隨著現(xiàn)代飛行器逐漸向快速化、輕量化、長(zhǎng)時(shí)化、可重復(fù)使用化等方向發(fā)展，對(duì)具有防熱/隔熱一體化功能的耐高溫(超過1600℃)輕質(zhì)熱防護(hù)材料提出了越來(lái)越迫切的需求。
以陶瓷瓦為代表的輕質(zhì)隔熱材料及在表面形成致密防護(hù)層后的防熱材料已經(jīng)在航天飛機(jī)的熱防護(hù)系統(tǒng)中得到了成功應(yīng)用，但由于陶瓷纖維的耐溫等級(jí)低，無(wú)法應(yīng)用到高于1500℃的場(chǎng)合。輕質(zhì)碳纖維隔熱材料(軟氈和硬氈)具有耐高溫和高溫隔熱的特點(diǎn)，已經(jīng)在高溫爐的隔熱系統(tǒng)中得到了廣泛應(yīng)用，但由于自身易被氧化燒蝕和表面不易直接實(shí)現(xiàn)氧化防護(hù)等問題而無(wú)法應(yīng)用到航天飛行器的熱防護(hù)系統(tǒng)中。
美國(guó)在x37b飛行器研制過程中提出了一種tufroc的復(fù)合結(jié)構(gòu)防/隔熱材料，其中表層采用碳纖維增強(qiáng)的具有氧化防護(hù)功能的較高密度防護(hù)材料，而內(nèi)部則采用輕質(zhì)的陶瓷纖維隔熱材料，兩部分通過機(jī)械方式進(jìn)行連接。tufroc復(fù)合結(jié)構(gòu)的輕質(zhì)防/隔熱材料可以經(jīng)受超過1600℃，甚至接近1900℃的短時(shí)防隔熱，并在x37b的飛行試驗(yàn)中得到了驗(yàn)證。該復(fù)合結(jié)構(gòu)輕質(zhì)防/隔熱材料由于采用了兩類材料進(jìn)行連接的方式，使得熱防護(hù)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)復(fù)雜、可靠性降低。另外，tufroc材料中的表層材料由于在制備涂層前為多孔結(jié)構(gòu)，在致密碳/碳復(fù)合材料表面獲得的抗氧化涂層制備工藝不適用，熱防護(hù)材料的可拓展性差。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，提供一體化輕質(zhì)耐高溫?zé)岱雷o(hù)材料及其制備方法。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：
一種輕質(zhì)耐高溫?zé)岱雷o(hù)材料的制備方法，包括以下步驟：
步驟(1)：通過碳布和網(wǎng)胎制備沿厚度方向從第一表面至第二表面密度呈梯度減小的碳纖維織物；
步驟(2)：在所述碳纖維織物的纖維搭接處形成基體碳，并在纖維表面形成碳質(zhì)保護(hù)層，對(duì)所述碳纖維織物進(jìn)行定型，得到定型織物；
步驟(3)：對(duì)所述定型織物的第一表面對(duì)應(yīng)的高密度區(qū)域進(jìn)行致密化處理，形成高密度區(qū)域致密化的一體化材料；
步驟(4)：在所述高密度區(qū)域致密化的一體化材料的第一表面上制備氧化防護(hù)涂層，形成輕質(zhì)耐高溫防隔熱材料。
在一可選實(shí)施例中，步驟(1)包括：
將多個(gè)由碳布和網(wǎng)胎構(gòu)成的碳纖維層疊放，形成層疊體，形成所述層疊體的各所述碳纖維層的密度不同；
通過針刺工藝，將所述層疊體制成密度沿厚度方向從第一表面至第二表面呈梯度減小的碳纖維織物。
在一可選實(shí)施例中，，步驟(3)中，所述高密度區(qū)域的厚度為所述定型織物總厚度的5-15％。
在一可選實(shí)施例中，步驟(1)所述的碳纖維為黏膠基碳纖維或聚丙烯腈基碳纖維。
在一可選實(shí)施例中，步驟(2)中通過化學(xué)氣相滲透法或液相浸漬/碳化法，在所述碳纖維織物的纖維搭接處形成基體碳或者在纖維表面形成碳質(zhì)保護(hù)層。
在一可選實(shí)施例中，步驟(3)所述的對(duì)所述定型織物的第一表面對(duì)應(yīng)的高密度區(qū)域進(jìn)行致密化處理，包括：
將碳源氣體從所述定型織物的第一表面平行流過，其他表面均進(jìn)行保護(hù)，通過所述碳源氣體的自由擴(kuò)散和沉積作用使所述定型織物的第一表面對(duì)應(yīng)的高密度區(qū)域致密化。
在一可選實(shí)施例中，步驟(3)所述的對(duì)所述定型織物的第一表面對(duì)應(yīng)的高密度區(qū)域進(jìn)行致密化處理，包括：
將所述定型織物的第一表面浸入液相前驅(qū)體中，通過毛細(xì)管虹吸作用或聯(lián)合抽真空強(qiáng)化虹吸使所述液相前驅(qū)體向所述第一表面對(duì)應(yīng)的高密度區(qū)域擴(kuò)散；
通過熱處理使所述定型織物的第一表面對(duì)應(yīng)的高密度區(qū)域致密化。
在一可選實(shí)施例中，步驟(3)所述的對(duì)所述定型織物的第一表面對(duì)應(yīng)的高密度區(qū)域進(jìn)行致密化處理，包括：
將液相前驅(qū)體涂覆到所述定型織物的第一表面，通過毛細(xì)吸附作用將所述液相前驅(qū)體浸漬到所述定型織物的第一表面對(duì)應(yīng)的高密度區(qū)域內(nèi)；
然后熱處理使所述定型織物的第一表面對(duì)應(yīng)的高密度區(qū)域致密化。
在一可選實(shí)施例中，步驟(4)所述的氧化防護(hù)涂層為耐1500℃以上高溫的陶瓷涂層。
上述方法制備的輕質(zhì)耐高溫?zé)岱雷o(hù)材料。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的優(yōu)點(diǎn)：
(1)與現(xiàn)有分體連接式的防隔熱一體化材料相比，本發(fā)明提供的熱防護(hù)材料具有真正的一體化特征，防熱和隔熱都是通過材料本身不同區(qū)域?qū)崿F(xiàn)。有效解決了現(xiàn)有技術(shù)防熱和隔熱部分需要機(jī)械連接的問題，可大大簡(jiǎn)化熱防護(hù)系統(tǒng)的復(fù)雜性。
(2)本發(fā)明提供的一體化輕質(zhì)耐高溫?zé)岱雷o(hù)材料可以應(yīng)用到1500℃以上的服役環(huán)境中，可以應(yīng)用到現(xiàn)有陶瓷瓦材料不能應(yīng)用的高溫領(lǐng)域。
(3)本發(fā)明提供的一體化輕質(zhì)耐高溫?zé)岱雷o(hù)材料表層為較高碳纖維含量的區(qū)域，經(jīng)過定向致密化后表層區(qū)域具有比現(xiàn)有輕質(zhì)防隔熱材料高的多的力學(xué)性能。
(4)本發(fā)明提供的一體化輕質(zhì)耐高溫?zé)岱雷o(hù)材料在制備氧化防護(hù)層前為致密化表層，在碳/碳復(fù)合材料應(yīng)用的高溫抗氧化涂層體系和制備方法均可以直接應(yīng)用到此表面，大大拓展了輕質(zhì)防隔熱材料的應(yīng)用范圍。
附圖說明
圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種碳纖維織物結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。
本發(fā)明實(shí)施例提供了一種輕質(zhì)耐高溫?zé)岱雷o(hù)材料的制備方法，包括以下步驟：
步驟(1)：通過碳布和網(wǎng)胎制備沿厚度方向從第一表面至第二表面密度呈梯度減小的碳纖維織物；
具體地，本發(fā)明實(shí)施例中，碳布優(yōu)選低熱導(dǎo)率的黏膠基碳纖維碳布或聚丙烯腈基碳纖維碳布，網(wǎng)胎優(yōu)選低熱導(dǎo)率的黏膠基碳纖維網(wǎng)胎或聚丙烯腈基碳纖維網(wǎng)胎，為了進(jìn)一步降低熱導(dǎo)率，可以對(duì)碳纖維進(jìn)行低熱導(dǎo)率化處理；
碳纖維織物由碳布和網(wǎng)胎交錯(cuò)層疊形成的層疊體經(jīng)過織物加工工藝制成，如圖1所示，以碳纖維織物為扁平長(zhǎng)方體結(jié)構(gòu)為例，圖中上表面為所述的第一表面，下表面為所述的第二表面，碳纖維織物的密度沿圖1中箭頭方向呈梯度減??；
具體地，本發(fā)明實(shí)施例中將多個(gè)由碳布和網(wǎng)胎構(gòu)成的碳纖維層疊放，形成層疊體，形成所述層疊體的各所述碳纖維層的密度各不相同；通過針刺工藝，將所述層疊體制成沿厚度方向從第一表面至第二表面密度呈梯度減小的碳纖維織物。在一可選實(shí)施例中，碳纖維層中碳布的厚度相同，網(wǎng)胎的厚度不同，因而形成密度不同的碳纖維層；例如，層疊體由3層碳纖維層疊放形成，其中第一層碳纖維層由一層碳布和一層網(wǎng)胎構(gòu)成，第二層碳纖維層由一層碳布兩層網(wǎng)胎構(gòu)成，第三層由一層碳布和三層網(wǎng)胎構(gòu)成，第一層的密度大于第二層的密度大于第三層的密度，第一層的碳布面對(duì)應(yīng)成型后的纖維織物的第一表面，第三層的與第一表面相背的網(wǎng)胎面對(duì)應(yīng)成型后的纖維織物的第二表面；在另一可選實(shí)施例中，碳纖維層中碳布的厚度相同，網(wǎng)胎的厚度也相同，但是不同碳纖維層中碳布的密度不同，因而使碳纖維層的密度也不相同；
具體地，本發(fā)明實(shí)施例中碳纖維織物的厚度優(yōu)選為20～60mm，密度優(yōu)選為0.8～0.1g/cm3，高密度區(qū)密度梯度優(yōu)選為0.3～0.5(g/cm3)/cm，低密度區(qū)密度梯度優(yōu)選為0～0.3(g/cm3)/cm。
步驟(2)：在所述碳纖維織物的纖維搭接處形成基體碳，并在纖維表面形成碳質(zhì)保護(hù)層，對(duì)所述碳纖維織物進(jìn)行定型，得到定型織物；
本發(fā)明實(shí)施例中，所述基體碳為氣相或液相烴類、樹脂類、瀝青等物質(zhì)經(jīng)化學(xué)氣相滲透法或液相浸漬/碳化法等方法得到的化學(xué)氣相熱解碳、樹脂碳或?yàn)r青碳，所述碳質(zhì)保護(hù)層可以為上述基體碳涂層，還可以為碳化物陶瓷涂層；可以通過化學(xué)氣相滲透法或液相浸漬/碳化法，在所述碳纖維織物的纖維搭接處形成基體碳或者在纖維表面形成碳質(zhì)保護(hù)層，對(duì)所述碳纖維織物進(jìn)行定型；化學(xué)氣相滲透法或液相浸漬/碳化法前驅(qū)體采用可以形成富碳物質(zhì)的氣相或液相烴類、樹脂類、瀝青等物質(zhì)，其中液相浸漬/碳化法采用稀溶液作為浸漬液，以保證形成的基體碳主要位于碳纖維搭接點(diǎn)和纖維表面，而不是填充孔隙；通過定型碳纖維同時(shí)表面形成了碳質(zhì)保護(hù)層。
步驟(3)：對(duì)所述定型織物的第一表面對(duì)應(yīng)的高密度區(qū)域進(jìn)行致密化處理，形成高密度區(qū)域致密化的一體化材料；
具體地，所述定型織物的第一表面即定型織物的密度最高的表面，所述第一表面對(duì)應(yīng)的高密度區(qū)域即為從第一表面開始向定型織物厚度方向延伸一定深度的區(qū)域。以圖1所示定型織物為例，第一表面為上表面，第一表面對(duì)應(yīng)的高密度區(qū)域，即為從上表面開始沿圖1中箭頭方向向定型織物內(nèi)部延伸一定深度的區(qū)域，具體深度即高密度區(qū)域的厚度可以根據(jù)使用需要確定；本發(fā)明實(shí)施例中所述高密度區(qū)域的厚度為所述定型織物總厚度的5％-15％。高密度區(qū)域起到整體材料承載的作用，大幅提升輕質(zhì)熱防護(hù)材料的抗損傷能力；與高密度區(qū)域相背的低密度區(qū)域起到了隔熱的作用，為材料的主要隔熱區(qū)域；中間密度梯度過渡區(qū)域則連接高密度區(qū)域和低密度區(qū)域，緩釋高溫服役過程中的熱應(yīng)力，保障材料不會(huì)在過渡區(qū)開裂破壞。
本發(fā)明實(shí)施例中，可以通過表面平行流場(chǎng)化學(xué)氣相滲透法、表面反向虹吸/熱處理法和表面涂覆浸漬/熱處理法等方法對(duì)高密度區(qū)域進(jìn)行定向致密化處理，得到表層致密、內(nèi)部多孔、中間梯度過渡結(jié)構(gòu)連接的一體化材料。
具體地，表面平行流場(chǎng)化學(xué)氣相滲透法包括：將碳源氣體從所述定型織物的第一表面平行流過，其他表面均進(jìn)行保護(hù)，防止氣相熱解碳從其他表面進(jìn)入定型織物，通過所述碳源氣體的自由擴(kuò)散和沉積作用使所述定型織物的第一表面對(duì)應(yīng)的高密度區(qū)域成為致密化層；
表面反向虹吸/熱處理法，包括：將所述定型織物的第一表面反向浸入液相前驅(qū)體中一定深度(該深度由高密度區(qū)域的厚度決定)，通過毛細(xì)管虹吸作用或聯(lián)合抽真空強(qiáng)化虹吸使所述液相前驅(qū)體向所述第一表面對(duì)應(yīng)的高密度區(qū)域擴(kuò)散；通過熱處理使所述定型織物的第一表面對(duì)應(yīng)的高密度區(qū)域成為致密化層；
表面涂覆浸漬/熱處理法，包括：將液相前驅(qū)體通過刷涂或噴涂的方法涂覆到所述定型織物的第一表面，通過毛細(xì)吸附作用將所述液相前驅(qū)體浸漬到所述定型織物的第一表面對(duì)應(yīng)的高密度區(qū)域內(nèi)；然后熱處理使所述定型織物的第一表面對(duì)應(yīng)的高密度區(qū)域內(nèi)形成填充物，成為致密化層。
步驟(4)：在所述高密度區(qū)域致密化的一體化材料的第一表面上制備氧化防護(hù)涂層，形成輕質(zhì)耐高溫防隔熱材料。
具體地，本發(fā)明實(shí)施例中，所述的氧化防護(hù)涂層為使用溫度超過1500℃的、可以在碳/碳復(fù)合材料表面應(yīng)用的任何陶瓷涂層體系，制備方法主要包括涂覆燒結(jié)法、等離子噴涂法、單面固相包埋法和溶膠‐凝膠法。
本發(fā)明實(shí)施例提供的輕質(zhì)耐高溫?zé)岱雷o(hù)材料的制備方法通過對(duì)碳布與網(wǎng)胎梯度交錯(cuò)層疊體進(jìn)行針刺，形成厚度方向密度梯度分布的碳纖維織物；在碳纖維織物中纖維搭接處形成基體碳，并在內(nèi)部纖維表面形成保護(hù)層，實(shí)現(xiàn)織物定型；采用定向致密化方法對(duì)高密度區(qū)域進(jìn)行定向致密化，形成表層致密、內(nèi)部多孔、中間過渡結(jié)構(gòu)連接的一體化材料；最后在致密化表面制備氧化防護(hù)涂層，形成一體化輕質(zhì)防隔熱材料。
本發(fā)明實(shí)施例還提供了一種上述制備方法制備的輕質(zhì)耐高溫?zé)岱雷o(hù)材料。
本發(fā)明實(shí)施例提供的輕質(zhì)耐高溫?zé)岱雷o(hù)材料的制備方法及輕質(zhì)耐高溫?zé)岱雷o(hù)材料具備以下優(yōu)點(diǎn)：
(1)與現(xiàn)有分體連接式的防隔熱一體化材料相比，本發(fā)明提供的熱防護(hù)材料具有真正的一體化特征，防熱和隔熱都是通過材料本身不同區(qū)域?qū)崿F(xiàn)。有效解決了現(xiàn)有技術(shù)防熱和隔熱部分需要機(jī)械連接的問題，可大大簡(jiǎn)化熱防護(hù)系統(tǒng)的復(fù)雜性。
(2)本發(fā)明提供的一體化輕質(zhì)耐高溫?zé)岱雷o(hù)材料可以應(yīng)用到1500℃以上的服役環(huán)境中，可以應(yīng)用到現(xiàn)有陶瓷瓦材料不能應(yīng)用的高溫領(lǐng)域。
(3)本發(fā)明提供的一體化輕質(zhì)耐高溫?zé)岱雷o(hù)材料表層為較高碳纖維含量的區(qū)域，經(jīng)過定向致密化后表層區(qū)域具有比現(xiàn)有輕質(zhì)防隔熱材料高的多的力學(xué)性能。
(4)本發(fā)明提供的一體化輕質(zhì)耐高溫?zé)岱雷o(hù)材料在制備氧化防護(hù)層前為致密化表層，在碳/碳復(fù)合材料應(yīng)用的高溫抗氧化涂層體系和制備方法均可以直接應(yīng)用到此表面，大大拓展了輕質(zhì)防隔熱材料的應(yīng)用范圍。
以下為本發(fā)明的幾個(gè)具體實(shí)施例：
實(shí)施例1：
(1)將多個(gè)由碳布和網(wǎng)胎構(gòu)成的碳纖維層疊放，形成層疊體，各碳纖維層的密度不同，通過針刺工藝，將所述層疊體制成沿厚度方向呈梯度減小的碳纖維織物；所述碳布為黏膠基碳纖維形成的碳布，單層碳布的密度約為1g/cm3，厚度為0.16mm，所述網(wǎng)胎為黏膠基碳纖維形成的網(wǎng)胎，單層網(wǎng)胎的密度為0.03g/cm3，厚度約為5mm，所述碳纖維織物的第一表面基本為碳布，第二表面基本為網(wǎng)胎，所述碳纖維織物總厚度為60mm，沿厚度方向從第一表面開始至第二表面，密度從0.5g/cm3(5mm厚度內(nèi)的平均密度)呈梯度降低至0.1g/cm3(5mm厚度內(nèi)的平均密度)。
(2)以丙烷為前驅(qū)體，采用化學(xué)氣相滲透法使碳纖維織物整體密度增加約0.02g/cm3；然后以氯硅烷為前軀體通過化學(xué)氣相滲透法在纖維織物內(nèi)部的纖維表面上沉積厚度約0.5μm的碳化硅涂層，形成穩(wěn)定化了的織物。
(3)采用表面平行流場(chǎng)化學(xué)氣相滲透法，利用丙烷為前軀體在定型織物的第一表面進(jìn)行定向致密化，在第一表面往下深度為5mm左右范圍內(nèi)的孔隙中形成氣相熱解碳填充物，從而使厚度為5mm左右的表層密度達(dá)到約1.55g/cm3，厚度為30mm的最低密度區(qū)密度為0.25g/cm3，其他區(qū)域介于兩者之間。
(4)采用涂覆燒結(jié)法在致密化高密度區(qū)域的第一表面上制備厚度約100μm的碳化硅涂層，然后利用溶膠-凝膠法形成二氧化硅封填層，形成輕質(zhì)耐高溫防隔熱材料。
經(jīng)測(cè)試，本發(fā)明實(shí)施例提供的一體化輕質(zhì)耐高溫防隔熱材料的平均密度約為0.8g/cm3、致密化高密度區(qū)域(約5mm)的壓縮強(qiáng)度不低于20mpa。經(jīng)過表面1600℃、600s的高溫單面加熱考核，背面溫度不超過100℃，考核后材料完整，未發(fā)生層間開裂或力學(xué)性能明顯降低。
實(shí)施例2：
(1)將多個(gè)由碳布和網(wǎng)胎構(gòu)成的碳纖維層疊放，形成層疊體，各碳纖維層的密度不同，通過針刺工藝，將所述層疊體制成沿厚度方向呈梯度減小的碳纖維織物；所述碳布為t300聚丙烯腈基碳纖維形成的碳布，單層碳布的密度約為1.1g/cm3，厚度為0.16mm，所述網(wǎng)胎為t300聚丙烯腈基碳纖維形成的網(wǎng)胎，單層網(wǎng)胎的密度為0.04g/cm3，厚度約為4mm，所述碳纖維織物的第一表面基本為碳布，第二表面基本為網(wǎng)胎，所述碳纖維織物總厚度為55mm，沿厚度方向從第一表面開始至第二表面，密度從0.55g/cm3(5mm厚度內(nèi)的平均密度)呈梯度降低至0.12g/cm3(5mm厚度內(nèi)的平均密度)。然后將該織物在300℃氧化氣氛中氧化30min以降低碳纖維的熱導(dǎo)率。
(2)采用酚醛樹脂乙醇稀溶液(質(zhì)量濃度約20％)液相浸漬/碳化法在上述碳纖維織物的纖維搭接處形成樹脂碳，使碳纖維織物整體密度增加約0.05g/cm3；然后以丙烷為前軀體通過化學(xué)氣相滲透法在纖維織物內(nèi)部的纖維表面上沉積厚度約0.5μm的碳化硅涂層，形成穩(wěn)定化了的織物。
(3)采用表面反向虹吸/熱處理法，以酚醛樹脂為前軀體在定型織物的表層進(jìn)行定向致密化，在第一表面往下4mm左右深度范圍內(nèi)的孔隙中形成脂碳填充物，促進(jìn)第一表面對(duì)應(yīng)的厚度為4mm左右的高密度區(qū)域的密度達(dá)到約1.6g/cm3，厚度為30mm左右的最低密度區(qū)密度為0.3g/cm3，其他區(qū)域介于兩者之間。
(4)采用單面固相包埋法在致密化高密度區(qū)域的第一表面上先制備厚度約100μm碳化硅涂層，然后利用等離子噴涂法制備厚度約150μm的mosi2-zrb2涂層。
經(jīng)測(cè)試，本發(fā)明實(shí)施例提供的一體化輕質(zhì)耐高溫防隔熱材料的平均密度約為0.9g/cm3、致密化高密度區(qū)域(約5mm)的壓縮強(qiáng)度不低于20mpa。經(jīng)過表面1700℃、100s的高溫單面加熱考核，背面溫度不超過150℃，考核后材料完整，未發(fā)生層間開裂或力學(xué)性能明顯降低。
實(shí)施例3：
(1)將多個(gè)由碳布和網(wǎng)胎構(gòu)成的碳纖維層疊放，形成層疊體，各碳纖維層的密度不同，通過針刺工藝，將所述層疊體制成沿厚度方向呈梯度減小的碳纖維織物；所述碳布為黏膠基碳纖維形成的碳布，單層碳布的密度約為1g/cm3，厚度為0.16mm，所述網(wǎng)胎為黏膠基碳纖維形成的網(wǎng)胎，單層網(wǎng)胎的密度為0.03g/cm3，厚度約為5mm，所述碳纖維織物的第一表面基本為碳布，第二表面基本為網(wǎng)胎，所述碳纖維織物總厚度為60mm，沿厚度方向從第一表面開始至第二表面，密度從0.5g/cm3(5mm厚度內(nèi)的平均密度)呈梯度降低至0.1g/cm3(5mm厚度內(nèi)的平均密度)。
(2)采用瀝青的甲苯稀溶液(質(zhì)量濃度約25％)液相浸漬/碳化法使碳纖維織物整體密度增加約0.04g/cm3；然后以液相聚碳硅烷為前軀體通過液相浸漬/碳化在纖維織物內(nèi)部的纖維表面上形成厚度約0.4μm的碳化硅涂層，形成穩(wěn)定化了的織物。
(3)利用酚醛樹脂為前軀體，采用表面涂覆浸漬/熱處理法在定型織物的第一表面進(jìn)行定向致密化，在第一表面往下深度為6mm左右范圍內(nèi)的孔隙中形成樹脂碳填充物，促進(jìn)厚度為6mm左右的表層密度達(dá)到約1.56g/cm3，厚度為30mm的最低密度區(qū)密度為0.25g/cm3，其他區(qū)域介于兩者之間。
(4)采用涂覆燒結(jié)法在致密化表面先制備厚度約80μm碳化硅涂層，然后利用涂覆燒結(jié)法制備厚度約200μm的mosi2-tasi2-硅硼玻璃高溫涂層，形成輕質(zhì)耐高溫防隔熱材料。
經(jīng)測(cè)試，本發(fā)明實(shí)施例提供的一體化輕質(zhì)耐高溫防隔熱材料的平均密度約為0.83g/cm3、致密化高密度區(qū)域(約5mm)的壓縮強(qiáng)度不低于20mpa。經(jīng)過表面1650℃、300s的高溫單面加熱考核，背面溫度不超過130℃，考核后材料完整，未發(fā)生層間開裂或力學(xué)性能明顯降低。
實(shí)施例4：
(1)將多個(gè)由碳布和網(wǎng)胎構(gòu)成的碳纖維層疊放，形成層疊體，各碳纖維層的密度不同，通過針刺工藝，將所述層疊體制成沿厚度方向呈梯度減小的碳纖維織物；所述碳布為t700聚丙烯腈基碳纖維形成的碳布，單層碳布的密度約為1.1g/cm3，厚度為0.16mm，所述網(wǎng)胎為t700聚丙烯腈基碳纖維形成的網(wǎng)胎，單層網(wǎng)胎的密度為0.04g/cm3，厚度約為5mm，所述碳纖維織物的第一表面基本為碳布，第二表面基本為網(wǎng)胎，所述碳纖維織物總厚度為40mm，沿厚度方向從第一表面開始至第二表面，密度從密度為0.6g/cm3(5mm厚度內(nèi)的平均密度)呈梯度降低至0.15g/cm3(5mm厚度內(nèi)的平均密度)。然后在300℃氧化氣氛中氧化30min以降低碳纖維的熱導(dǎo)率。
(2)采用酚醛樹脂溶液液相浸漬/碳化法，使碳纖維織物整體密度增加約0.05g/cm3；然后通過聚碳硅烷稀溶液液相浸漬/高溫裂解法在纖維織物內(nèi)部的纖維表面上形成厚度約0.5μm的碳化硅涂層，形成穩(wěn)定化了的織物。
(3)以酚醛樹脂為前軀體，采用表面反向虹吸/熱處理法在定型織物的第一表面進(jìn)行定向致密化，在第一表面往下深度為5mm左右深度范圍內(nèi)的孔隙中形成樹脂碳填充物，促進(jìn)第一表面對(duì)應(yīng)的厚度為5mm左右區(qū)域的密度達(dá)到約1.6g/cm3，厚度為25mm的最低密度區(qū)密度為0.3g/cm3，其他區(qū)域介于兩者之間。
(4)采用涂覆燒結(jié)法在致密化表面先制備厚度約80μm的碳化硅涂層，然后利用等離子噴涂法制備厚度約200μm的mosi2-hfb2高溫涂層，形成輕質(zhì)耐高溫防隔熱材料。
經(jīng)測(cè)試，本發(fā)明實(shí)施例提供的一體化輕質(zhì)耐高溫防隔熱材料的平均密度約為0.86g/cm3、致密化高密度區(qū)域(約5mm)的壓縮強(qiáng)度不低于20mpa。經(jīng)過表面1700℃、300s的高溫單面加熱考核，背面溫度不超過150℃，考核后材料完整，未發(fā)生層間開裂或力學(xué)性能明顯降低。
以上所述，僅為本發(fā)明最佳的具體實(shí)施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
本發(fā)明說明書中未作詳細(xì)描述的內(nèi)容屬于本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員的公知技術(shù)。