[發(fā)明專利]一種氧化鋁纖維增強氧化鋁陶瓷基復(fù)合材料的制備方法及其應(yīng)用

有效

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• 申請日: 2021-07-28
• 公開（公告）號: CN113651627B
• 公開（公告）日: 2022-10-14
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 孫志強;慈吉良;顧雅琪;劉一暢;張劍;呂毅;趙英民;張昊
• 申請（專利權(quán)）人: 航天特種材料及工藝技術(shù)研究所
• 主分類號: C04B35/80
• 分類號: C04B35/80;C04B35/10;C04B35/622
• 代理公司: 北京君尚知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11200
• 代理人: 邱曉鋒

本發(fā)明涉及一種氧化鋁纖維增強氧化鋁陶瓷基復(fù)合材料的制備方法及其應(yīng)用。所述制備方法包括如下步驟：制備陶瓷漿料：將一定粒徑級配的氧化鋁粉體、鋁溶膠、磷酸二氫鋁溶液、聚乙二醇按照一定的配比混合，經(jīng)過球磨，獲得固含量較大、粘度較低且穩(wěn)定的陶瓷漿料；真空浸漬：將氧化鋁纖維布層放于真空浸漬裝置中，抽真空后，將料漿注入，漿料浸入纖維布內(nèi)部；恒溫恒濕干燥：將濕布層取出后進行恒溫恒濕干燥；熱壓成型；將布層疊放后，采用熱壓工藝壓制成型；燒結(jié)：將成型塊體在一定溫度下燒結(jié)一定時間，自然降溫；多次浸漬循環(huán)增密：換用鋁溶膠作為陶瓷基體原料，將纖維增強復(fù)合材料進行多次浸漬?干燥?燒結(jié)循環(huán)，使得陶瓷密度達要求。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及陶瓷基復(fù)合材料技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種氧化鋁纖維增強氧化鋁陶瓷基復(fù)合材料、制備方法及其應(yīng)用。

背景技術(shù)

氧化鋁纖維增強的陶瓷基復(fù)合材料具有優(yōu)異的力、熱性能，美國、德國等國家已經(jīng)擁有該復(fù)合材料的制備技術(shù)，并最終用航空航天領(lǐng)域，國內(nèi)在該材料領(lǐng)域尚處于研制階段。

目前的類預(yù)浸料工藝的方法制備纖維增強陶瓷基復(fù)合材料，具有工藝簡單、成本低的優(yōu)點，但是由于陶瓷漿料固有的高韌性，使得布層之間很難實現(xiàn)高強度粘接。

發(fā)明內(nèi)容

(一)要解決的技術(shù)問題

針對纖維增強莫來石陶瓷基復(fù)合材料工藝不成熟、復(fù)合材料性能低的問題，本發(fā)明提供了一種氧化鋁纖維增強氧化鋁陶瓷基復(fù)合材料的制備方法，采用一種新的陶瓷漿料，結(jié)合預(yù)浸料和熱壓成型工藝，獲得高性能復(fù)合材料。工藝路線為采用布層浸漬具有一定粘結(jié)性的陶瓷料漿后，加壓干燥成型。其中，陶瓷料漿由鋁溶膠結(jié)合氧化鋁納米粉體以及無機粘結(jié)劑、少許增塑劑配制。

(二)技術(shù)方案

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了如下技術(shù)方案：

一種氧化鋁纖維增強氧化鋁陶瓷基復(fù)合材料的制備方法，所述制備方法包括如下步驟：

(1)制備陶瓷漿料：將一定粒徑級配的氧化鋁粉體、鋁溶膠、磷酸二氫鋁溶液、聚乙二醇按照一定的配比混合，經(jīng)過球磨，獲得穩(wěn)定的陶瓷漿料；

(2)真空浸漬：將陶瓷纖維布層放于真空浸漬裝置中，抽真空后，將陶瓷漿料注入，陶瓷漿料沒過陶瓷纖維布層；

(3)恒溫恒濕干燥：將濕布層(即浸漬后的陶瓷纖維布層)取出后進行恒溫恒濕干燥，獲得具有一定柔韌性和粘接性的布片；

(4)熱壓成型：將干燥后的布層從干燥裝置中取出，疊加于熱壓磨具中，在一定壓力和一定溫度下使得布層塊體干燥成型；

(5)燒結(jié)：將成型塊體在一定溫度下燒結(jié)一定時間，自然降溫；

(6)多次浸漬循環(huán)增密：將步驟(5)得到的氧化鋁纖維增強氧化鋁復(fù)合材料進行多次浸漬-干燥-燒結(jié)循環(huán)，使得陶瓷密度達到要求。

優(yōu)選地，所述步驟(1)按照如下方式進行：

所述一定粒徑級配的氧化鋁粉體，其中小于100nm的粉體占10-25wt％，100nm-150nm的粉體占30-60wt％，大于150nm的粉體占20-45wt％。

優(yōu)選地，鋁溶膠pH為8-10，固含量為15-30wt％，溶膠平均粒徑為60-100nm；

優(yōu)選地，磷酸二氫鋁溶液的質(zhì)量濃度為10-20％；

優(yōu)選地，聚乙二醇為液體分散劑，聚合度為2000-10000；

優(yōu)選地，陶瓷漿料的配比：氧化鋁粉體占比40-60wt％、鋁溶膠占比15-35wt％％、磷酸二氫鋁溶液占比10-25wt％、聚乙二醇占比0.5-2wt％；