一种具有包覆结构的高温绝热复合材料的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种具有包覆结构的高温绝热复合材料，由保温芯材和陶瓷基复合材料外壳构成，其特征在于保温芯材分为三层，由上至下依次为陶瓷泡沫，陶瓷纤维毡和玻璃纤维毡，所述的碳化硅陶瓷泡沫孔隙率为70％～90％，厚度为3-4cm；所述的陶瓷纤维毡孔隙率为40％～60％，厚度为2-3cm；所述的玻璃纤维毡孔隙率为40％～60％，厚度为1-3cm。所述的陶瓷泡沫为碳化硅陶瓷泡沫、氧化锆陶瓷泡沫、氧化铝陶瓷泡沫中的一种。所述的陶瓷纤维毡为氮化硼纤维毡、氧化锆纤维毡、多晶莫来石纤维毡、氧化铝纤维毡、氧化硅纤维毡中的一种。该材料能够在1600℃以上环境下使用，具有极低的热导系数，能够显著降低保温层的厚度。
【专利说明】
一种具有包覆结构的高温绝热复合材料
技术领域
[0001]本实用新型涉及一种复合材料，特别是涉及一种具有包覆结构的高温绝热复合材料。
【背景技术】
[0002]新型高速航天飞行器具有反应时间短、全球快速到达等特点，是世界各航空航天大国竞相开展的空间技术研究焦点之一。某些新型高速航天飞行器的飞行速度可达10马赫，飞行时间可达几十分钟，飞行器机身表面的气动加热异常严重，并且其超高温部位温度可达1600°C以上，这种严酷的热环境加上紧凑的机体结构带来的空间限制，对热防护系统提出了异乎寻常的挑战。热防护系统中采用的隔热材料必须同时具备耐超高温、超低热导率和足够强度等性能特点，才能有效阻隔机身表面或超高温部位的热量往机身内部传播，同时才能承受超高温、急剧热冲击、强烈振动等严酷的热力环境。陶瓷基复合材料具有强度高，能够耐高温等特点，然而这些材料都具有较高的导热系数，如若用做绝热材料势必增加材料的厚度和重量。若将陶瓷基复合材料做为外壳，内部填充绝热芯材，则使得材料既能在高温下使用，不仅重量大大降低，同时也具有低的热导系数。这将具有巨大的应用前景，特别是在国防工业、航空航天等方面。
[0003]国外文献“OrtonaA,Gianella S,Pusterla S.An integrated assembly methodof sandwich structured ceramic matrix composites[J].Journal of the EuropeanCeramic Society，2011，31(9): 1821-1826.”公开了一种三明治结构复合材料。该材料是由上下两层陶瓷基复合材料层和中间碳化硅泡沫层构成。该材料能够在1600°C环境下作为隔热材料使用。不过用于碳化硅泡沫的隔热性能不及陶瓷纤维和玻璃纤维，所以要保证其使用效果，则必将增大碳化硅泡沫层的厚度，以达到隔热效果，这就必将导致材料的重量增加。本实用新型将碳化硅泡沫、陶瓷纤维毡和玻璃纤维毡结合起来，由于绝热材料温度分布是随着热量传递深度的增加由外向内逐渐降低，故可以将碳化硅泡沫作为最上层来阻隔1200°C以上热量的传递，陶瓷纤维毡作为中间层阻隔1200-500°C的热量传递，玻璃纤维毡作为最下层阻隔500°C以下的热量的传递。本实用新型能够大大降低高温绝热复合材料的厚度，减少材料的重量。
【实用新型内容】
[0004]本实用新型要解决的技术问题是克服现有真空绝热材料使用温度低的限制，提供了一种能在高温条件下使用的真空绝热材料。
[0005]为实现本发明的目的所采用的技术方案是:一种具有包覆结构的高温绝热复合材料，由保温芯材和陶瓷基复合材料外壳构成，其特征在于保温芯材分为三层，由上至下依次为陶瓷泡沫，陶瓷纤维毡和玻璃纤维毡，所述的陶瓷泡沫孔隙率为70%?90%，厚度为3-4cm;所述的陶瓷纤维毡孔隙率为40%?60%，厚度为2-3cm;所述的玻璃纤维毡孔隙率为40 %?60 %，厚度为l_3cm。所述的陶瓷泡沫为碳化娃陶瓷泡沫、氧化错陶瓷泡沫、氧化铝陶瓷泡沫中的一种。所述的陶瓷纤维毡为氮化硼纤维毡、氧化锆纤维毡、多晶莫来石纤维毡、氧化铝纤维毡、氧化硅纤维毡中的一种。
[0006]本发明优点在于:1.能够在1600°C以上环境下使用;2.具有极低的热导系数;3.能够显著降低保温层的厚度，节省材料，减少重量。
【附图说明】
[0007]图1为一种具有包覆结构的高温绝热复合材料截面图。
[0008]图示中10为陶瓷基复合材料外壳，20为陶瓷泡沫，30为陶瓷纤维毡，40为玻璃纤维毡。
【具体实施方式】
[0009]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。
[0010]实施例一
[0011 ]参照图1，一种具有包覆结构的高温绝热复合材料，由保温芯材和碳纤维增强碳化硅陶瓷基复合材料外壳[10]构成，其特征在于保温芯材分为三层，由上至下依次为碳化硅陶瓷泡沫[20]，多晶莫来石纤维毡[30]和玻璃纤维毡[40]，所述的碳化硅陶瓷泡沫孔隙率为80%，厚度为3cm;所述的多晶莫来石纤维毡孔隙率为50%，厚度为2cm;所述的玻璃纤维毡孔隙率为60%，厚度为2cm。
[0012]实施例二
[0013]参照图1，一种具有包覆结构的高温绝热复合材料，由保温芯材和碳化硅纤维增强碳化硅陶瓷基复合材料外壳[10]构成，其特征在于保温芯材分为三层，由上至下依次为氧化锆陶瓷泡沫[20]，氮化硼纤维毡[30]和玻璃纤维毡[40]，所述的氧化锆瓷泡沫孔隙率为85%，厚度为4cm;所述的氮化硼纤维毡孔隙率为40%，厚度为3cm;所述的玻璃纤维毡孔隙率为50%，厚度为2cm。
[0014]实施例三
[0015]参照图1，一种具有包覆结构的高温绝热复合材料，由保温材料芯材和碳纤维增强的碳基体与难熔金属碳化物基体共同组成的复合材料外壳[10]构成，其特征在于保温芯材分为三层，由上至下依次为氧化铝陶瓷泡沫[20]，氧化铝纤维毡[30]和玻璃纤维毡[40]，所述的氧化铝陶瓷泡沫孔隙率为85%，厚度为3cm;所述的氧化铝纤维毡孔隙率为60%，厚度为2cm;所述的玻璃纤维毡孔隙率为60%，厚度为Icm0
[0016]上述仅为本发明的单个【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。
【主权项】
1.一种具有包覆结构的高温绝热复合材料，由保温芯材和陶瓷基复合材料外壳构成，其特征在于保温芯材分为三层，由上至下依次为陶瓷泡沫，陶瓷纤维毡和玻璃纤维毡，所述的陶瓷泡沫孔隙率为70%?90%，厚度为3-4cm;所述的陶瓷纤维毡孔隙率为40%?60%，厚度为2-3cm;所述的玻璃纤维毡孔隙率为40%?60%，厚度为l-3cm02.根据权利要求1所述的复合材料，其特征在于所述的陶瓷泡沫为碳化硅陶瓷泡沫、氧化锆陶瓷泡沫、氧化铝陶瓷泡沫中的一种。3.根据权利要求1所述的复合材料，其特征在于所述的陶瓷纤维毡为氮化硼纤维毡、氧化锆纤维毡、多晶莫来石纤维毡、氧化铝纤维毡、氧化硅纤维毡中的一种。
【文档编号】B32B9/00GK205439400SQ201521141329
【公开日】2016年8月10日
【申请日】2015年12月30日
【发明人】陈照峰, 汪洋, 余盛杰
【申请人】南京航空航天大学