[發(fā)明專利]一種基于納米多層結(jié)構(gòu)的連續(xù)SiC纖維增強(qiáng)難熔金屬基復(fù)合材料及其制備方法和應(yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202111340138.2
• 申請(qǐng)日: 2021-11-12
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN114086090B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-06-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 文懋;王麒驊;齊金磊;王龍鵬;張侃;鄭偉濤
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 吉林大學(xué)
• 主分類號(hào): C22C47/04
• 分類號(hào): C22C47/04;C23C14/35;C23C14/18;C23C14/06;C22C47/14;C22C49/10;C22C49/14;C22C101/14
• 代理公司: 北京高沃律師事務(wù)所 11569
• 代理人: 申素霞

1.一種基于納米多層結(jié)構(gòu)的連續(xù)SiC纖維增強(qiáng)難熔金屬基復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟：

(1)采用過(guò)渡金屬靶材，在惰性氣體下在表面具有碳涂層的連續(xù)SiC纖維表面進(jìn)行第一磁控濺射形成過(guò)渡金屬層；

(2)采用過(guò)渡金屬靶材，在氮?dú)?惰性混合氣體下，在所述過(guò)渡金屬層表面進(jìn)行第二磁控濺射形成過(guò)渡金屬氮化物層，得到擴(kuò)散障單元；

(3)在所述擴(kuò)散障單元表面重復(fù)過(guò)渡金屬層和過(guò)渡金屬氮化物層的制備操作，得到擴(kuò)散障涂層；所述重復(fù)的次數(shù)≥0次；

(4)在惰性氣體下，采用不同材質(zhì)的難熔金屬單質(zhì)靶材，在所述擴(kuò)散障涂層表面進(jìn)行磁控共濺射，在所述擴(kuò)散障涂層表面形成納米多層復(fù)合難熔金屬層，得到SiC纖維前驅(qū)體；所述難熔金屬單質(zhì)靶材的個(gè)數(shù)≥2；

(5)將所述SiC纖維前驅(qū)體進(jìn)行熱等靜壓成型，得到基于納米多層結(jié)構(gòu)的連續(xù)SiC纖維增強(qiáng)難熔金屬基復(fù)合材料。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟(1)中，所述第一磁控濺射的工作參數(shù)包括：所述惰性氣體的通入量為50～80sccm；工作壓強(qiáng)為0.2～2Pa；濺射偏壓為-50～-200V；電流為1～3A。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟(2)中，所述第二磁控濺射的工作參數(shù)包括：所述氮?dú)?惰性混合氣體中氮?dú)夂投栊詺怏w的通入量之比為50～80：5～40，惰性氣體的通入量為50～80sccm；工作壓強(qiáng)為0.2～2Pa；濺射偏壓為-50～-200V；電流為1～3A。

4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的制備方法，其特征在于，所述擴(kuò)散障單元的個(gè)數(shù)為1～5個(gè)；

所述過(guò)渡金屬層的厚度獨(dú)立地為400～600nm；

所述過(guò)渡金屬氮化物層的厚度獨(dú)立地為400～600nm。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟(4)中，所述磁控共濺射的工作參數(shù)包括：惰性氣體的通入量為50～80sccm；工作壓強(qiáng)為0.2～2Pa；濺射偏壓為-50～-200V；電流為0.1～3A。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟(5)中，所述熱等靜壓成型的壓力為50～300MPa，溫度為1100～1500℃，保溫保壓時(shí)間為120～360min。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述難熔金屬單質(zhì)靶材材質(zhì)包括Nb、Ta、W、Mo或V。

8.權(quán)利要求1～7任一項(xiàng)所述制備方法得到的基于納米多層結(jié)構(gòu)的連續(xù)SiC纖維增強(qiáng)難熔金屬基復(fù)合材料，包括表面具有碳涂層的連續(xù)SiC纖維，位于所述具有碳涂層的SiC纖維表面的擴(kuò)散障涂層，和位于所述擴(kuò)散障涂層表面的納米多層復(fù)合難熔金屬層；

所述擴(kuò)散障涂層包括若干個(gè)層疊設(shè)置的擴(kuò)散障單元，所述擴(kuò)散障單元包括過(guò)渡金屬層和位于所述過(guò)渡金屬層表面的過(guò)渡金屬氮化物層；所述過(guò)渡金屬層與所述表面具有碳涂層的連續(xù)SiC纖維接觸；

所述納米多層復(fù)合難熔金屬層包括若干個(gè)層疊設(shè)置的調(diào)制單元；所述調(diào)制單元包括層疊設(shè)置的至少兩層難熔金屬單質(zhì)亞層，每層難熔金屬單質(zhì)亞層的材質(zhì)不同。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的基于納米多層結(jié)構(gòu)的連續(xù)SiC纖維增強(qiáng)難熔金屬基復(fù)合材料，其特征在于，所述難熔金屬單質(zhì)亞層的厚度獨(dú)立地為5～100nm；

所述納米多層復(fù)合難熔金屬層的厚度為10～50μm。

10.權(quán)利要求8或9所述的基于納米多層結(jié)構(gòu)的連續(xù)SiC纖維增強(qiáng)難熔金屬基復(fù)合材料在耐高溫材料中的應(yīng)用。