[发明专利]制造陶瓷基质复合材料的方法和由此形成的陶瓷基质复合材料

权利要求书

1. 制造含硅CMC制品的方法，所述方法包括：

在碳化硅纤维上沉积一个或多个涂层；

牵拉所述涂布的碳化硅纤维穿过浆料以产生涂有浆料的纤维材料；

由所述涂有浆料的纤维材料制造单向预浸渍带；

堆叠所述带以形成预成型件；

烧制所述预成型件以产生多孔的烧制预成型件；且随后

通过浸渗其中的孔隙以使所述多孔的烧制预成型件致密化以产生CMC制品。

2. 权利要求1的方法，其中所述浆料的组合物包含在约1430℃-约1460℃的温度下烧制所述预成型件期间反应的元素硅和碳黑的约1:1化学计量混合物。

3. 权利要求1的方法，其中所述浆料的组合物包含在所述烧制步骤期间热解以形成碳焦的网络的一种或多种有机粘合剂。

4. 权利要求1的方法，其中所述浆料的组合物包含一种或多种难熔材料。

5. 权利要求4的方法，其中所述难熔材料组分选自钼、硅化钼(Mo₅Si₃)、碳化钼、氮化钼、钽、碳化钽、硅化钽、氮化钽、铌、碳化铌、硅化铌、氮化铌及其组合。

6. 权利要求1的方法，其还包含在所述致密化步骤之前提取在所述多孔的烧制预成型件内的残留元素硅和/或低熔点硅合金相。

7. 权利要求6的方法，其中所述残留元素硅和/或低熔点硅合金相使用粉末填料提取法提取。

8. 权利要求7的方法，其中所述粉末填料提取法用选自钼、钨、钽、铌金属和硅化铌的多孔材料进行。

9. 权利要求6的方法，其中所述残留元素硅和/或低熔点硅合金相使用液相提取法提取。

10. 权利要求6的方法，其中所述残留元素硅和/或低熔点硅合金相使用蒸发法提取。

11. 权利要求6的方法，其还包括通过使用一系列聚合物浸渗和热解步骤、用元素硅和/或一种或多种硅合金熔体浸渗、化学气相浸渗或其组合浸渗所述多孔的烧制预成型件来使所述多孔的烧制预成型件致密化。

12. 权利要求1的方法，其还包括在所述致密化步骤之前热处理所述多孔的烧制预成型件以除去在所述多孔的烧制预成型件的孔隙通道中的污染物。

13. 权利要求1的方法，其中所述致密化步骤包括使用一系列聚合物浸渗和热解步骤、用元素硅和/或一种或多种硅合金熔体浸渗、化学气相浸渗或其组合浸渗所述多孔的烧制预成型件。

14. 权利要求13的方法，其中所述致密化步骤包括一系列聚合物浸渗和热解步骤，所述聚合物浸渗和热解步骤包括在热解时形成选自碳化硅、氮化硅、氧碳化硅、氧氮化硅、碳氮化硅、氧碳氮化硅及其组合的陶瓷的聚合前体。

15. 权利要求1的方法，其还包括将所述CMC制品安装在燃气涡轮发动机中并使所述CMC制品经受至少约1480℃的温度。

16. CMC制品，其通过权利要求1的方法形成。

17. CMC制品，其包含用涂布的碳化硅纤维增强的陶瓷基质，所述基质包含至少90体积%的基于硅的难熔化合物；至多5体积%的孔隙；和至多5体积%的选自元素硅、硅合金、基于硅的化合物及其组合的一种或多种低熔点相。

18. 权利要求书17的CMC制品，其中所述基于硅的难熔化合物选自碳、氮、氧、钼、钨、钽、铌及其混合物的硅化合物。

19. 权利要求书17的CMC制品，其中所述基质含有小于5体积%的低熔点相和孔隙之和。

20. 权利要求书17的CMC制品，其中所述基质含有小于5体积%的孔隙且基本不含低熔点相。

21. 权利要求书17的CMC制品，其中所述CMC制品为燃气涡轮发动机的部件。