[發明專利]一種二維編織碳化硅纖維織物增強碳化硅復合材料過濾板

在審

• 申請號: 201810369943.X
• 申請日: 2018-04-24
• 公開（公告）號: CN108440007A
• 公開（公告）日: 2018-08-24
• 發明（設計）人: 潘影;其他發明人請求不公開姓名
• 申請（專利權）人: 蘇州宏久航空防熱材料科技有限公司
• 主分類號: C04B35/80
• 分類號: C04B35/80;C04B35/565;C04B35/584;B01D39/20
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

一種二維編織碳化硅纖維織物增強碳化硅復合材料過濾板，其特征在于，包括二維編織碳化硅纖維織物支撐體和陶瓷基體，在碳化硅纖維表面與陶瓷基體之間存在過渡界面層，碳化硅纖維編織織物體積分數自外而內分別為70%，60%，50%，在厚度方向上呈現孔隙梯度分布；碳化硅纖維編織織物厚度為15mm，陶瓷基體為SiN基體，厚度為100μm。本發明的有益效果：1.強度高；2.孔隙率低；3.過濾效果好。

技術領域

本發明涉及陶瓷過濾材料的制備方法，特別是涉及一種二維編織碳化硅纖維織物增強碳化硅復合材料過濾板，屬于材料領域。

背景技術

目前，全世界90%高溫高壓粉塵過濾系統都是采用陶瓷過濾材料作為其過濾系統的核心，其余10%為金屬材料。總體來看，陶瓷過濾材料表現出很好的耐高溫和抗腐蝕性能，但其韌性差，延展性很差，在濾材進行反吹再生時，陶瓷過濾材料會在由熱失配造成的熱應力作用下出現損壞，因此，進一步提高陶瓷過濾材料的高抗熱震性是亟需解決的問題。

因此，人們正致力于研究開發能夠耐高溫抗熱震的煙氣過濾材料，而纖維增強陶瓷基復合過濾材料依靠連續長纖維使材料增強、增韌，由于其優異的耐高溫性能，較高的過濾精度，受到廣泛關注，逐漸成為耐高溫煙氣過濾材料的首選。3M公司和NASA正在研發的以氧化鋁纖維，碳化硅纖維增韌補強的碳化硅陶瓷基復合材料因纖維與基體都具有優良的耐高溫、抗氧化、抗腐蝕性能，正在成為高溫煤氣煙氣過濾的主要元件。因氧化鋁纖維、碳化硅纖維增韌補強的碳化硅陶瓷基復合材料是美國在上世紀90年代研發的用于推重比20的航空發動機燃燒室高溫部件，也被用于高馬赫數航天飛行器的前端材料、衛星姿控、軌控用液體火箭發動機噴管材料，因而本文稱其為航天級SiC_f/SiC陶瓷基復合材料，以與民用的陶瓷過濾器區別。據3M公司網站資料，美國一個IGCC發電項目總投資基本在20億美元，其中高溫過濾是其核心的核心，關系到高溫煤氣中熱能的有效利用，一套高溫除塵裝置占到總投資的四分之一！

陶瓷基復合材料過濾器的核心材料是纖維，目前可用的有Nextel 720纖維和SiC纖維。Nextel 720微結構是針狀莫來石環繞納米氧化鋁細晶結構，莫來石因具有晶界擴散系數低的優點，阻止了氧化鋁晶粒的長大，因而高溫抗蠕變性能較好。上世紀90年代Nicalon SiC纖維價格奇高，因而美國也采用Nextel 720纖維，然而Nextel 720在長期高溫環境服役后，晶粒依然長大，纖維脆化，陶瓷基復合材料力學性能急劇下降，至目前為止，還沒有更好的能耐高溫的氧化物纖維，更沒有可工業化的氧化物纖維。

我國碳化硅纖維經過十余年的發展，已經能批量生產，為本項目的實施提供了可靠的原材料。從3M和NASA的最新研發資料分析，SiC_f/SiC是唯一可用于高溫環境的陶瓷基復合材料。從原材料、以及先進的化學氣相滲透復合工藝的成熟度，都表明SiC_f/SiC陶瓷基復合材料能夠工程化，為我國工業高溫除塵提供可靠的材料，為除霾防霾、凈化我國大氣環境、同時提高我國能源利用效率具有重要的價值，也是發展的重點方向。

發明內容

本發明旨在提供一種二維編織碳化硅纖維織物增強碳化硅復合材料過濾板。

為實現本發明的目的，所采用的技術方案是：一種二維編織碳化硅纖維織物增強碳化硅復合材料過濾板，其特征在于，包括二維編織碳化硅纖維織物支撐體和陶瓷基體，在碳化硅纖維表面與陶瓷基體之間存在過渡界面層，碳化硅纖維編織織物體積分數自外而內分別為60%~70%，50~60%，40%~50%，在厚度方向上呈現孔隙梯度分布；碳化硅纖維編織織物厚度為5~15mm，陶瓷基體為SiC基體或SiN基體，厚度為30~100μm，其制備過程主要包括以下步驟：

（1）將SiC纖維通過二維編織1×1結構或2×2結構制備SiC纖維布；