[發明專利]一種基于單向帶SiCf

有效

• 申請號: 202110612761.2
• 申請日: 2021-06-02
• 公開（公告）號: CN113307643B
• 公開（公告）日: 2022-10-21
• 發明（設計）人: 劉時劍;邱海鵬;劉善華;陳明偉;謝巍杰;張冰玉;關宏;王啟明
• 申請（專利權）人: 中國航空制造技術研究院
• 主分類號: C04B35/80
• 分類號: C04B35/80;C04B35/565;C04B35/622
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明涉及一種基于單向帶SiC_f/SiC復合材料制備方法。首先將單向SiC纖維帶制備成帶界面層的預浸料，通過熱壓定型方法，將若干層單向SiC纖維預浸料制備成SiC_f/SiC?C多孔成型體，然后通過高溫熔滲，制備出致密SiC_f/SiC復合材料。本發明通過采用熱熔紗?單向SiC纖維帶進行預浸料?熔滲工藝研究，避免了SiC纖維在預制體編織過程中卷曲所帶來的纖維損傷；通過制備專用預浸漿料組分，解決了熱熔紗高溫分解導致纖維松散難以成型的問題；本發明方法制備的復合材料在相同厚度下，相比傳統平紋布鋪層具有更低的纖維含量，降低了復合材料制備的成本，具有工程化的應用前景。

技術領域

本發明涉及復合材料制備技術領域，特別是涉及一種基于單向帶 SiC_f/SiC復合材料制備方法。

背景技術

SiC_f/SiC復合材料作為陶瓷基復合材料的典型代表，具有高強高模、低密及高溫抗氧化等優異性能，是航空航天領域熱端構件的潛在應用材料之一。相較于先驅體浸漬裂解(PIP)和化學氣相沉積(CVI)，用熔滲工藝(MI)制備SiC_f/SiC復合材料具有成本低，周期短，致密度高，孔隙率低等特點。預浸料-熔滲工藝是一種基于熔滲工藝開發出來的新型工藝，其流程為單絲束SiC纖維通過連續絲束界面沉積爐制備界面層，經過預浸機料槽掛上漿料，通過濕滾纏繞法制備出預浸料的單向SiC纖維帶，然后疊層熱壓形成SiC_f/SiC復合材料的多孔坯體，最后通過熔融滲硅進行致密化。由于復合材料是單向纖維帶鋪層而來，纖維不存在卷曲、彎折等問題，使得復合材料在纖維方向上的力學性能較優異。近幾年，我國已開始開展預浸料-熔滲工藝制備陶瓷基復合材料的相關研究。專利 201810268751.X介紹了一種基于預浸料SiC纖維二維布的SiC_f/SiC復合材料熔滲制備技術。該方法以SiC纖維作為增強體，首先在SiC纖維二維布表面制備界面層，進而通過PCS前驅體浸漬裂解法進行預制體定型、再通過熔融滲硅的方法實現材料的致密化，制備出SiC_f/SiC復合材料。專利201910663654.5和專利201910618382.7均介紹了一種基于預浸料-熔滲的技術，該方法均是將漿料涂覆在SiC纖維二維布上，常溫晾干得到纖維預浸料，然后通過鋪層、熱壓、碳化以及熔滲制備成SiCf/SiC復合材料。

可以發現，目前主流的研究方向是利用SiC纖維二維布研究預浸料-熔滲工藝中的后續步驟，如鋪層成型，熔滲等。這是由于現有的技術以及設備均處于空白狀態，無法對連續SiC單絲束纖維沉積界面層以及制備成單向帶。SiC纖維二維布由于經、緯兩向纖維的交叉纏繞，會損耗SiC纖維的力學性能，影響最終復合材料的性能；同時經緯纖維交叉節點的位置易產生孔隙等缺陷，影響復合材料整體致密度。研究基于單向SiC纖維帶的預浸料-熔滲工藝是必然趨勢。

因此，發明人提供了一種基于單向帶SiC_f/SiC復合材料制備方法。

發明內容

(1)要解決的技術問題

本發明實施例提供了一種基于單向帶SiC_f/SiC復合材料制備方法，解決了現有技術制備的SiCf/SiC復合材料在預制體編織過程中因卷曲所帶來的纖維損傷，導致纖維方向上力學性能較差，同時經緯纖維交叉節點的位置易產生孔隙等缺陷，影響復合材料整體致密的問題。

(2)技術方案

本發明的實施例提出了一種基于單向帶SiC_f/SiC復合材料制備方法，包括以下步驟S110～步驟S160：

步驟S110，制備界面相：用模具將單層的熱熔紗-單向SiC纖維帶夾好，放入界面層沉積爐中，制備氮化硼界面相。

步驟S120，制備預浸漿料：用SiC粉體、有機碳源以及有機溶劑按 3:5:2的比例配置預浸漿料，經球磨6h～48h后得到混合均勻的預浸漿料。