[發(fā)明專利]一種可調(diào)控?zé)崤蛎浵禂?shù)的復(fù)合材料及其制備方法

在審

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• 申請日: 2021-10-11
• 公開（公告）號: CN113896515A
• 公開（公告）日: 2022-01-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鄭晨;王華棟;董衡;代鵬飛;呂毅;孫同臣;趙英民
• 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: C04B35/14
• 分類號: C04B35/14;C04B35/80;C04B35/622
• 代理公司: 北京格允知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11609
• 代理人: 譚輝

本發(fā)明提供了一種可調(diào)控?zé)崤蛎浵禂?shù)的復(fù)合材料及其制備方法，所述制備方法包括如下步驟：(1)將石英纖維和氧化鋁纖維編織為纖維預(yù)制體；(2)對所述纖維預(yù)制體進(jìn)行預(yù)處理；(3)將預(yù)處理后的纖維預(yù)制體依次進(jìn)行復(fù)合浸漬、干燥、燒結(jié)，得到復(fù)合材料坯體；(4)對所述復(fù)合材料坯體進(jìn)行機(jī)械加工后，重復(fù)步驟(3)中的復(fù)合浸漬、干燥和燒結(jié)步驟，得到所述可調(diào)控?zé)崤蛎浵禂?shù)的復(fù)合材料。本發(fā)明提供的制備方法能夠根據(jù)實(shí)際需求調(diào)節(jié)復(fù)合材料的熱膨脹系數(shù)，使制備得到的復(fù)合材料與金屬材料具有優(yōu)異的匹配性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及纖維增強(qiáng)復(fù)合材料技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種可調(diào)控?zé)崤蛎浵禂?shù)的復(fù)合材料及其制備方法。

背景技術(shù)

石英纖維增強(qiáng)陶瓷基復(fù)合材料因其高強(qiáng)度、高韌性和耐高溫等性質(zhì)，在航天航空、國防軍工等工程領(lǐng)域得到越來越廣泛的應(yīng)用，其中，該復(fù)合材料與金屬材料的連接匹配成為眾多應(yīng)用中的重要環(huán)節(jié)；但在400℃以上的高溫條件下，現(xiàn)有成熟的石英纖維增強(qiáng)陶瓷基復(fù)合材料的熱膨脹系數(shù)(0.5×

10^-6/℃)與金屬材料的熱膨脹系數(shù)(＞8×10^-6℃)差異較大，產(chǎn)生的熱應(yīng)力遠(yuǎn)大于二者復(fù)合得到的材料部件的強(qiáng)度，會使其時常發(fā)生變形甚至斷裂，無法滿足使用要求。因此，亟需開發(fā)具有與連接匹配的金屬材料的熱膨脹系數(shù)相近的復(fù)合材料。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供了一種可調(diào)控?zé)崤蛎浵禂?shù)的復(fù)合材料及其制備方法，該方法能夠根據(jù)實(shí)際需求調(diào)節(jié)復(fù)合材料的熱膨脹系數(shù)，使制備得到的復(fù)合材料與金屬材料具有優(yōu)異的匹配性。

第一方面，本發(fā)明提供了一種可調(diào)控?zé)崤蛎浵禂?shù)的復(fù)合材料的制備方法，所述制備方法包括如下步驟：

(1)將石英纖維和氧化鋁纖維編織為纖維預(yù)制體；

(2)對所述纖維預(yù)制體進(jìn)行預(yù)處理；

(3)將預(yù)處理后的纖維預(yù)制體依次進(jìn)行復(fù)合浸漬、干燥、燒結(jié)，得到復(fù)合材料坯體；

(4)對所述復(fù)合材料坯體進(jìn)行機(jī)械加工后，重復(fù)步驟(3)中的復(fù)合浸漬、干燥和燒結(jié)步驟，得到所述可調(diào)控?zé)崤蛎浵禂?shù)的復(fù)合材料。

優(yōu)選地，在步驟(1)中，所述石英纖維和氧化鋁纖維的體積比為(1～10)：(1～10)。

優(yōu)選地，在步驟(1)中，所述石英纖維和氧化鋁纖維的編織方式為針刺縫合；

所述石英纖維和氧化鋁纖維的編織結(jié)構(gòu)為編織布交替組合或經(jīng)緯向交織組合。

優(yōu)選地，在步驟(1)中，所述纖維預(yù)制體的體積分?jǐn)?shù)為35％～45％。

優(yōu)選地，在步驟(2)中，所述預(yù)處理的方式為采用丙酮對纖維預(yù)制體進(jìn)行清洗；其中，清洗溫度≤65℃，時間≥48h。

優(yōu)選地，所述復(fù)合浸漬的方式為真空-壓力浸漬；其中，所述復(fù)合浸漬的真空度≤-0.095MPa，壓力為3.0MPa～4.0MPa。

優(yōu)選地，在步驟(3)中，所述復(fù)合浸漬的次數(shù)為2～3次。

優(yōu)選地，所述復(fù)合浸漬的溶液為硅溶膠溶液；其中，所述硅溶膠溶液的密度為1.0～1.3g/cm³，硅溶膠的光散射粒徑≤90nm。

優(yōu)選地，所述干燥的干燥溫度為120～250℃，干燥時間為2～4h，升溫速率不大于2℃/min。

優(yōu)選地，所述燒結(jié)的燒結(jié)溫度為500℃～800℃，燒結(jié)時間為0.5～2h。

優(yōu)選地，所述機(jī)械加工的次數(shù)優(yōu)選為兩次；其中，每次進(jìn)行機(jī)械加工后，均重復(fù)步驟(3)中的復(fù)合浸漬、干燥和燒結(jié)步驟；

更為優(yōu)選地，所述復(fù)合浸漬的次數(shù)為2～4次。