[發(fā)明專利]一種分區(qū)改性的異形碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料構(gòu)件及制備方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202211313942.6
• 申請(qǐng)日: 2022-10-25
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN115894039A
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-04-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李賀軍;李偉;史小紅;呂君帥;田新發(fā);鐘磊;滕柳
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西北工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): C04B35/571
• 分類號(hào): C04B35/571;C04B35/577;C04B35/56;C04B35/80;C04B35/83;C04B35/622
• 代理公司: 西安凱多思知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 61290
• 代理人: 王鮮凱

1.一種分區(qū)改性的異形碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料構(gòu)件，其特征在于各區(qū)域微觀結(jié)構(gòu)及物相組成不同、陶瓷相含量從構(gòu)件頂端至底部呈梯度分布的異形復(fù)合材料構(gòu)件。

2.一種權(quán)利要求1所述異形碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料構(gòu)件的分區(qū)改性制備方法，其特征在于步驟如下：

分區(qū)改性：

步驟1：懸掛異形碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料構(gòu)件使其頂端向下浸入混合前驅(qū)體溶液C中，將此浸漬系統(tǒng)置于真空箱內(nèi)，抽真空至-0.07-0.09MPa，真空浸漬20-30min；

所述混合前驅(qū)體溶液C是：聚碳硅烷溶液A與超高溫陶瓷高聚物前驅(qū)體溶液B均勻混合，配制成混合前驅(qū)體溶液C；

所述聚碳硅烷溶液A是：聚碳硅烷溶于二甲苯中配置成聚碳硅烷溶液A；

所述超高溫陶瓷高聚物前驅(qū)體溶液B是：超高溫陶瓷高聚物前驅(qū)體溶于二甲苯中配置成超高溫陶瓷前驅(qū)體溶液B；

步驟2：取出浸漬后的構(gòu)件，保持構(gòu)件頂端向下并固定，置于80-100℃的紅外干燥箱內(nèi)干燥24-48h；

步驟3：將干燥后的構(gòu)件置于高溫爐中進(jìn)行熱處理，以氬氣作為保護(hù)氣，以3-5℃/min的升溫速率升溫至1600-1900℃，保溫2-3h后斷電降至室溫，使頂端引入的前驅(qū)體轉(zhuǎn)化為超高溫陶瓷和SiC；

構(gòu)件的分區(qū)致密化：

步驟4：多次重復(fù)步驟3，直至試樣的密度不再增加，完成頂端致密化；

步驟5：通過(guò)等溫化學(xué)氣相滲積工藝對(duì)構(gòu)件進(jìn)行二次致密化處理，使熱解碳沉積于構(gòu)件孔隙率較高的底部；使陶瓷相含量由構(gòu)件頂端至底端逐漸下降，對(duì)應(yīng)地，熱解碳含量由構(gòu)件頂端至底端逐漸上升，使得底端致密化；

通過(guò)分區(qū)改性和分區(qū)致密化得到分區(qū)改性的異形碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料構(gòu)件。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于：所述超高溫陶瓷高聚物前驅(qū)體包括但不限于：ZrC高聚物前驅(qū)體、HfC高聚物前驅(qū)體、TaC高聚物前驅(qū)體、ZrB₂高聚物前驅(qū)體、HfB₂高聚物前驅(qū)體或TaB₂高聚物前驅(qū)體。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于：所述步驟1浸漬過(guò)程中，依據(jù)構(gòu)件需求懸掛異形構(gòu)件，僅使構(gòu)件的特定區(qū)域浸入到前驅(qū)體溶液中，且浸入深度不超過(guò)構(gòu)件高度Z的3/4。

5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于：所述混合前驅(qū)體溶液C中，聚碳硅烷溶液A的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15％-40wt％。

6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于：所述聚碳硅烷溶液A中：聚碳硅烷溶于二甲苯中，其中聚碳硅烷的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30-60wt％。

7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于：所述超高溫陶瓷高聚物前驅(qū)體溶液B中：超高溫陶瓷高聚物前驅(qū)體溶于二甲苯中，其中前驅(qū)體的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30-60wt％。