[發(fā)明專利]一種SiC納米線增強(qiáng)SiC陶瓷基復(fù)合材料及其制備方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711330587.2
• 申請(qǐng)日: 2017-12-13
• 公開（公告）號(hào): CN108117403A
• 公開（公告）日: 2018-06-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李斌斌;袁小森;廖家豪;陳照峰;饒志遠(yuǎn)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京航空航天大學(xué)
• 主分類號(hào): C04B35/80
• 分類號(hào): C04B35/80;C04B35/565;C04B35/84
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務(wù)所 32237
• 代理人: 賀翔

本發(fā)明公開了一種SiC納米線增強(qiáng)SiC陶瓷基復(fù)合材料及其制備方法，屬于陶瓷基復(fù)合材料領(lǐng)域，制備的SiC納米線增強(qiáng)SiC陶瓷基復(fù)合材料具有強(qiáng)度高，韌性好，密度小，耐高溫等優(yōu)點(diǎn)。該復(fù)合材料包括超長SiC納米線和SiC陶瓷基體，所述超長SiC納米線通過原位自交聯(lián)生長組成SiC陶瓷基復(fù)合材料預(yù)制件，所述的SiC納米線預(yù)制件中的超長SiC納米線相互纏繞，交聯(lián)成空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，所述的SiC陶瓷基體填充于超長SiC納米線的孔隙中；制備方法包括SiC納米線預(yù)制件的制備、化學(xué)氣相浸滲、先驅(qū)體浸漬裂解，該制備方法可以制備復(fù)雜構(gòu)件，制備方法工藝簡(jiǎn)單，設(shè)備要求低，成本低，環(huán)保。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于陶瓷基復(fù)合材料領(lǐng)域，尤其涉及一種SiC納米線增強(qiáng)SiC陶瓷基復(fù)合材料及其制備方法。

背景技術(shù)

連續(xù)SiC纖維增強(qiáng)SiC基（SiCf/SiC）復(fù)合材料具有低密度，高比強(qiáng)度，高比模量、低化學(xué)活性、高電阻率和低中子輻射誘導(dǎo)活性等特性，在航空航天、核聚變反應(yīng)堆以及高溫結(jié)構(gòu)吸波材料等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。目前的SiC纖維增強(qiáng)SiC基復(fù)合材料采用的纖維為直徑在1μm以上的連續(xù)SiC纖維編織件或是直徑為1-2μmSiC短纖組成的SiC棉氈，因此SiC纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的性能受到了限制，特別在斷裂韌性等方面還滿足不了航空航天、國防等領(lǐng)域的迫切需求，需要開發(fā)更耐高溫和具有更高損傷容限的SiC陶瓷基復(fù)合材料。

SiC納米線最大彎曲強(qiáng)度為53.4GPa，是微米晶須的兩倍，而且SiC納米線在常溫下還具有超塑性，因此以超長SiC納米線代替?zhèn)鹘y(tǒng)的SiC纖維材料作為SiC陶瓷基復(fù)合材料的增強(qiáng)體有望提高SiC陶瓷基復(fù)合材料的強(qiáng)度，斷裂韌性等。

目前將SiC納米線引入SiC陶瓷基復(fù)合材料主要是添加入SiC纖維預(yù)制體中，但直接添加SiC納米線的加入量很少，而且SiC納米線具有巨大的比表面積和很高的長徑比，因此很容易發(fā)生纏繞或團(tuán)聚，在纖維內(nèi)部分布不均勻，起不到相應(yīng)效果。專利號(hào)為CN103993475 B的專利以Si粉和石墨粉為原料在碳纖維表面原位生長SiC納米線，但是工序復(fù)雜，加入量少。專利號(hào)為CN 107311682 A的發(fā)明專利，采用CVD法在碳纖維表面沉積一層熱解碳涂層之后沉積SiC納米線再制備SiC陶瓷基復(fù)合材料，此種方法依舊為在碳纖維預(yù)制件中原位生長添加SiC納米線，依舊沒有解決SiC納米線量少，分布不均勻的問題。專利號(hào)為CN106866148 A的發(fā)明專利同樣是采用CVD原位生長在SiC纖維表面生長SiC納米線，之后再進(jìn)行復(fù)合，制備SiC復(fù)合材料，此種工藝方法與上兩篇專利相同都是采用SiC納米線添加入SiC纖維預(yù)制件的方法，SiC納米線不是主要增強(qiáng)相，只作為輔助增強(qiáng)相存在，量少，分布不均勻。因此現(xiàn)有技術(shù)的制備方法大大限制了SiC納米線在增強(qiáng)SiC陶瓷復(fù)合材料方面的作用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供了一種SiC納米線增強(qiáng)SiC陶瓷基復(fù)合材料及其制備方法，所制備的SiC納米線增強(qiáng)SiC陶瓷基復(fù)合材料強(qiáng)韌性好，致密度高，復(fù)合材料中SiC納米線量大，分布均勻。

為實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種SiC納米線增強(qiáng)SiC陶瓷基復(fù)合材料，包括超長SiC納米線，SiC陶瓷基體；所述SiC納米線的平均直徑為20nm-80nm,平均長度為1mm-10mm，所述的超長SiC納米線通過原位生長自交聯(lián)組成均勻的空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的預(yù)制體，所述SiC陶瓷基體填充于超長SiC納米線預(yù)制體的孔隙之中，所述SiC陶瓷基體質(zhì)量占復(fù)合材料的60%-70%。

一種SiC納米線增強(qiáng)SiC陶瓷基復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟：

(1)將一定形狀三聚氰胺泡棉放置于管式爐中，在50sccm-100sccm的氬氣保護(hù)下，以5℃/min升溫至400℃，再以10℃/min升溫至500℃，保溫2h熱解得到碳泡棉基體，之后將碳泡棉浸漬于濃度為0.01mol/L-0.05mol/L的硝酸鎳酒精溶液中，隨即取出烘干備用；