[發明專利]SiCf/SiC復合材料及其制備方法

在審

• 申請號: 201810548632.X
• 申請日: 2018-05-31
• 公開（公告）號: CN108530097A
• 公開（公告）日: 2018-09-14
• 發明（設計）人: 楊泰生;劉海林;霍艷麗;黃小婷;唐婕;陳玉峰;胡利明
• 申請（專利權）人: 中國建筑材料科學研究總院有限公司
• 主分類號: C04B35/80
• 分類號: C04B35/80;C04B35/565;C04B35/84
• 代理公司: 北京鼎佳達知識產權代理事務所(普通合伙) 11348
• 代理人: 王偉鋒;劉鐵生

本發明是關于一種SiC_f/SiC復合材料及其制備方法，其制備方法包括：1)以炭黑、碳化硅微粉為固相，與液相混合，加入分散劑，球磨混合，加入助劑，真空機械攪拌除氣，得到浸漬料漿；2)將碳化硅纖維布置于所述的浸漬料漿中，真空浸漬?干燥；重復所述的真空浸漬?干燥，得到厚度為0.25?0.45mm的預浸料；其中，所述的碳化硅纖維為含有氮化硼界面相的碳化硅纖維；3)將所述的預浸料裁剪、粘接、層疊，預固化，固化成型，裂解，得到含碳預制體；4)將所述的含碳預制體用氮化硼懸浮液噴涂，并采用硅粉或硅合金粉包埋，燒結，得到SiC_f/SiC復合材料。本發明能夠實現SiC_f/SiC復合材料的快速成型及制備，實現其微觀結構及組成的精確控制，提升SiC_f/SiC復合材料的力學性能及耐溫性能。

技術領域

本發明涉及一種陶瓷基復合材料制備領域，特別是涉及一種SiC_f/SiC復合材料及其制備方法。

背景技術

碳化硅纖維增強碳化硅(SiC_f/SiC)復合材料具有低密度、高強度、高韌性、耐高溫、耐輻射、抗氧化、抗侵蝕等優異性能。在航空航天、核工業領域具有廣泛的應用前景。制備SiC_f/SiC復合材料的方法主要有化學氣相沉積(Chemical vapour infiltration,CVI)、前驅體浸漬裂解(Precursor impregnation and pyrolysis,PIP)和反應熔滲(Reactivemelt infiltration,RMI)等。

目前，CVI、PIP以及CVI-PIP聯合的工藝方法在SiC_f/SiC復合材料構件的制造中廣泛應用。然而，CVI與PIP工藝中往往需要復雜冗長的工藝過程，并且，制備的復合材料不可避免的會有一定的孔隙率和裂紋，容易在服役過程中由于快速氧化而失效。因此，急需一種致密SiC_f/SiC復合材料高效制備工藝。

RMI工藝是在SiC_f/SiC復合材料的反應熔滲制備工藝基礎上發展而來，隨著SiC纖維制備技術的突破，硅化問題隨之消失，含碳預制體制備工藝可以有效簡化，反應熔滲工藝的高效低成本的優勢隨之顯現。在RMI工藝中，碳源的定量引入及微觀孔結構的調控是成功制備致密SiC_f/SiC復合材料的關鍵。但現有技術普遍存在以下缺點：1)質量控制困難，微觀結構均勻性較差，缺陷密度較大；2)可設計性差，無法難以實現復雜形狀構件的近凈尺寸成型與致密化；3)現有制備方法都涉及了編織、化學氣相沉積、化學氣相滲透、前驅體浸漬裂解等工藝，這些工藝無不存在著耗時長、能耗高等缺點。

預浸料是制造高分子基復合材料的中間材料，采用樹脂基體浸漬連續纖維或織物。預浸料工藝是高分子基復合材料中最為普遍的制造工藝。它具有缺陷低、可設計、質量可控等優點，結合熱壓罐、真空袋等制造工藝，可以實現復合材料制品的近凈成形成型，具有高效、低成本、近凈成形的工藝特點。

發明內容

本發明的主要目的在于，提供一種新型的SiC_f/SiC復合材料及其制備方法，所要解決的技術問題是提高SiC_f/SiC復合材料的質量控制與制備效率，降低成本，同時提高其力學強度和使用溫度，從而更加適于實用。

本發明的目的及解決其技術問題是采用以下技術方案來實現的。依據本發明提出的一種SiC_f/SiC復合材料的制備方法，其包括：

1)以炭黑、碳化硅微粉為固相，與液相混合，加入分散劑，球磨混合，加入助劑，真空機械攪拌除氣，得到浸漬料漿；

2)將碳化硅纖維布置于所述的浸漬料漿中，真空浸漬-干燥；重復所述的真空浸漬-干燥，得到厚度為0.25-0.45mm的預浸料；其中，所述的碳化硅纖維為含有氮化硼界面相的碳化硅纖維；