[發(fā)明專利]一種陶瓷基復(fù)合材料輕質(zhì)點陣結(jié)構(gòu)的制備方法

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• 申請?zhí)枺?/td>: 202210580845.7
• 申請日: 2022-05-25
• 公開（公告）號: CN114956843A
• 公開（公告）日: 2022-08-30
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 何江怡;成來飛;涂建勇;陳翔;江鴻寰;史思濤
• 申請（專利權(quán)）人: 西安鑫垚陶瓷復(fù)合材料有限公司
• 主分類號: C04B35/80
• 分類號: C04B35/80;C04B35/81;C04B35/565;C04B35/622
• 代理公司: 西安智邦專利商標(biāo)代理有限公司 61211
• 代理人: 徐秦中

1.一種陶瓷基復(fù)合材料輕質(zhì)點陣結(jié)構(gòu)的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1、采用碳纖維布根據(jù)上壓板和下壓板的設(shè)計尺寸制備上壓板預(yù)制體和下壓板預(yù)制體，采用CVI工藝對上壓板預(yù)制體和下壓板預(yù)制體進行致密化處理，得到半致密化上壓板和半致密化下壓板；

S2、在半致密化上壓板和半致密化下壓板加工出多個陣列排布的走線單元，每個走線單元包括X型走線凹槽(3)和設(shè)置在X型的交叉點處的縫制孔(2)，所述縫制孔(2)的直徑為R1；相鄰走線單元的走線凹槽(3)的端部對應(yīng)連接，得到初級上壓板(1)和初級下壓板(4)；

S3、將碳纖維束編織成直徑為R2的碳纖維繩，采用CVI工藝對碳纖維繩進行熱解碳界面層的制備，并高溫處理，得到纖維繩預(yù)制體(5)；

S4、將初級上壓板(1)和初級下壓板(4)根據(jù)設(shè)計的間距固定放置，使用纖維繩預(yù)制體(5)將初級上壓板(1)和初級下壓板(4)進行連續(xù)縫制，使每個縫制孔(2)具有由n個纖維繩預(yù)制體(5)形成的支撐柱，n為整數(shù)且2≤n≤5，R2＝R1/[n+(0.5～1)]，形成初級陶瓷基復(fù)合材料輕質(zhì)點陣結(jié)構(gòu)；

S5、采用CVI工藝對初級陶瓷基復(fù)合材料輕質(zhì)點陣結(jié)構(gòu)進行致密化處理后，使用碳化硅粉和碳化硅晶須混合物，對走線凹槽(3)進行涂粉處理，并采用CVI工藝對上壓板的上表面和下壓板的下表面進行沉積處理，得到最終陶瓷基復(fù)合材料輕質(zhì)點陣結(jié)構(gòu)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的陶瓷基復(fù)合材料輕質(zhì)點陣結(jié)構(gòu)的制備方法，其特征在于：

步驟S1中，所述上壓板預(yù)制體和下壓板預(yù)制體為2D疊層預(yù)制體或2.5D編織預(yù)制體或三維四向編織預(yù)制體或三維五向編織預(yù)制體或三維針刺預(yù)制體。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的陶瓷基復(fù)合材料輕質(zhì)點陣結(jié)構(gòu)的制備方法，其特征在于：

步驟S1中，所述碳纖維布為碳纖維平紋碳布，單層碳纖維平紋碳布厚度為0.15～0.17mm；

采用碳纖維束將疊層鋪設(shè)后的碳纖維平紋碳布進行縫制定形后得到2D疊層預(yù)制體，2D疊層預(yù)制體的碳纖維布中碳纖維體積分?jǐn)?shù)大于等于30％。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的陶瓷基復(fù)合材料輕質(zhì)點陣結(jié)構(gòu)的制備方法，其特征在于：

步驟S1中，致密化處理為采用CVI工藝依次制備熱解碳界面層和碳化硅基體；

所述熱解碳界面層的厚度為100～200nm；

制備碳化硅基體，直至半致密化上壓板和半致密化下壓板的體積密度為1.3～1.8g/cm³。

5.根據(jù)權(quán)利要求1-4任一所述的陶瓷基復(fù)合材料輕質(zhì)點陣結(jié)構(gòu)的制備方法，其特征在于：

步驟S5中，碳化硅粉和碳化硅晶須混合物中，按照質(zhì)量計碳化硅粉：碳化硅晶須＝1：(1～1.2)，混合介質(zhì)采用聚乙烯醇和蒸餾水，按質(zhì)量計，聚乙烯醇：蒸餾水＝1：(1.5～2.1)。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的陶瓷基復(fù)合材料輕質(zhì)點陣結(jié)構(gòu)的制備方法，其特征在于：

步驟S2中，所述走線凹槽(3)為圓弧槽，弧底曲面半徑為3～4mm，走線凹槽(3)弧底至初級上壓板(1)的上表面或初級下壓板(4)的下表面的距離為0.5～1.5mm；

縫制孔(2)直徑R1為1-4mm。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的陶瓷基復(fù)合材料輕質(zhì)點陣結(jié)構(gòu)的制備方法，其特征在于：

步驟S2中，走線凹槽(3)與碳纖維布中纖維走向夾角為30～60°。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的陶瓷基復(fù)合材料輕質(zhì)點陣結(jié)構(gòu)的制備方法，其特征在于：

步驟S3中，采用CVI工藝對碳纖維繩進行熱解碳界面層的制備，制備的熱解碳界面層厚度為100～300nm。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的陶瓷基復(fù)合材料輕質(zhì)點陣結(jié)構(gòu)的制備方法，其特征在于：

步驟S4中，初級上壓板(1)和初級下壓板(4)根據(jù)設(shè)計的間距固定放置時，初級上壓板(1)的縫制孔(2)在初級下壓板(4)的投影，位于初級下壓板(4)上對角相鄰的兩個縫制孔(2)的連線中點上。