[发明专利]一种氧化铝纤维增强碳化硅‑硅酸铝陶瓷及其制备方法

权利要求书

1.一种氧化铝纤维增强碳化硅-硅酸铝陶瓷，其特征在于：所述陶瓷是以氧化铝纤维织物作为增强体，以碳化硅陶瓷和硅酸铝陶瓷作为基体，所述碳化硅陶瓷主要是采用化学气相渗透法成型得到，所述硅酸铝陶瓷是通过溶胶-凝胶工艺引入。

2.根据权利要求1所述的氧化铝纤维增强碳化硅-硅酸铝陶瓷，其特征在于：所述基体包含20％～40％体积分数的碳化硅陶瓷和10％～20％体积分数的硅酸铝陶瓷。

3.根据权利要求1或2所述的氧化铝纤维增强碳化硅-硅酸铝陶瓷，其特征在于：所述陶瓷的弯曲强度在125MPa以上，且经过1000℃的高温氧化100h后的弯曲强度在110MPa以上；所述陶瓷的弹性模量在70GPa以上，且经过1000℃的高温氧化100h后的弹性模量在60GPa以上。

4.一种如权利要求1或2或3所述氧化铝纤维增强碳化硅-硅酸铝陶瓷的制备方法，包括以下工艺步骤：

(1)Al₂O_3f/SiC陶瓷坯体的制备：以氧化铝纤维织物、三氯甲基硅烷、氢气、氩气为原料，采用化学气相渗透法制备Al₂O_3f/SiC陶瓷坯体；

(2)Al₂O_3f/SiC陶瓷坯体的加工：对上述步骤(1)制得的Al₂O_3f/SiC陶瓷坯体进行表面加工，将表面的大量闭孔变为开孔以便于进行后续致密化；

(3)AS陶瓷后续致密化：利用硅铝复合溶胶真空浸渍上述步骤(2)后的Al₂O_3f/SiC陶瓷坯体，经凝胶化、高温陶瓷化后转变为中间产品；

(4)重复上述步骤(3)的过程至少4次，最终制得氧化铝纤维增强碳化硅-硅酸铝陶瓷。

5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中，所述氧化铝纤维织物为2.5D结构、三维四向结构、三维五向结构、三维六向结构或三维正交结构；所述氧化铝纤维织物中纤维体积分数为35％～45％。

6.根据权利要求4或5所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中，所述化学气相渗透法的工艺参数条件包括：沉积温度为1000℃～1200℃，沉积压力为1kPa～5kPa，氢气和氩气流速比为3∶1～1∶1，沉积时间为6h～10h。

7.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中，所述真空浸渍的工艺过程包括：利用硅铝复合溶胶真空浸渍所述Al₂O_3f/SiC陶瓷坯体4h～8h，然后取出在空气中晾置1h～2h；所述硅铝复合溶胶的固含量为18.2wt％～25.3wt％。

8.根据权利要求4或7所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中，所述凝胶化是采用干燥方式完成，其干燥工艺过程包括：将经真空浸渍后的陶瓷坯体放入烘箱中，以2℃/min～3℃/min的升温速率升温至150℃～200℃，干燥4h～6h，然后自然冷却到室温取出。

9.根据权利要求4或7所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中，所述高温陶瓷化是采用高温裂解的方式完成，其具体的工艺过程包括：将所述凝胶化后的陶瓷坯体放入裂解炉中，在空气中以5℃/min～10℃/min的升温速率升至900℃～1100℃，保温0.5h～1.5h，自然冷却至100℃以下取出。