[发明专利]一种C/SiC复合材料的快速制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及材料领域关于C/SiC复合材料的制备，特别是一种快速制备C/SiC复合材料的工艺方法。

背景技术

C/SiC复合材料是随航空航天技术的发展而崛起的一种新型超高温结构材料，具有低密度，高强度，高韧性，耐高温，耐化学腐蚀，耐烧蚀，抗冲刷，高硬度和高耐磨性等特点。目前制备C/SiC复合材料的方法有很多，化学气相渗透法(Chemical vapor infiltration，CVI)是已经得到使用并商品化的方法。在专利号102690124A中公开了一种C/SiC陶瓷基复合材料及其制备方法，该方法采用CVI依次在碳纤维预制体表面沉积热解碳界面层和碳化硅基体得到C/SiC复合材料。但是，CVI法制备C/SiC复合材料具有制备周期长，成本高，工艺复杂的缺点，文献1“肖鹏，徐永东，黄伯云，CVI法快速制备C/SiC复合材料，硅酸盐学报，2002，30[2]：240-243”。若可简化生产工艺，并缩短C/SiC复合材料的制备周期，将有利于进一步促进C/SiC复合材料的发展应用。

在专利号102795871A中公开了一种快速制备C/SiC陶瓷基复合材料的方法。该方法以低分子液态聚碳硅烷为先驱体，碳纤维预制件为骨架，采用脉冲式加热的化学液气相沉积制备C/SiC复合材料。

在专利号103342570A中公开了一种低成本熔硅浸渗法制备C/SiC复合材料的方法。该方法将碳毡浸渍碳/碳化硅浆料并进行熔融渗硅处理，而后浸渍液体酚醛树脂并碳化，最后进行二次熔融渗硅处理得到C/SiC。该方法工艺较繁琐，高温熔体Si会腐蚀碳纤维，且残余Si会削弱复合材料的高温抗蠕变性能。

在专利号101224988中公开了一种C/SIC陶瓷基复合材料的低温制备方法。该方法采用先驱体浸渍裂解工艺(Precursor Infiltration and Pyrolysis，PIP)，通过碳纤维预处理、真空浸渍、高温裂解、致密化等工艺步骤，在低温条件下制备得到C/SIC陶瓷基复合材料。该方法重复周期较长，制备的基体会存在大量的收缩裂纹和孔洞，且反复高温裂解会损伤纤维。

文献3“Si'an Chen,Haifeng Hu,Yudi Zhang,Xinbo He,Min Mei.Rapid densification of C/SiC composites by joint processes of CLVD and PIP.Materials Letters.2011,65[19-20]:3137-3139.”中利用化学液气相沉积结合先驱体浸渍裂解的制备方法。

放电等离子烧结(Spark Plasma Sintering，SPS)是制备功能材料的一种全新技术，它具有升温速度快、烧结时间短、组织结构可控、节能环保等鲜明特点，可用来制备金属材料、陶瓷材料、复合材料等，文献2“张久兴，刘科高，周美玲，放电等离子烧结技术的发展和应用，粉末冶金技术，2002，20[3]:129-134”。

文献4“Alba Centeno,Victoria G.Rocha,Amparo Borrell,Clara Blanco,Adolfo Ferna′ndez.Fabrication of C/SiC composites by combining liquid infiltration process and spark plasma sintering technique.Ceramics International.2012,38[3]:2171-2175.”中利用树脂基2D碳纤维预制体，经过一系列液相渗透工艺浸渍中间相沥青、SiC纳米线颗粒、硅粉而后SPS得到C/SiC，工艺过程非常复杂。

发明内容

要解决的技术问题

为了解决现有技术中存在的制备周期长，成本高，工艺复杂等问题，进一步促进C/SiC复合材料的发展应用，本发明提出了一种利用PIP结合SPS快速制备C/SiC复合材料的方法。

技术方案

一种C/SiC复合材料的快速制备方法，其特征在于步骤如下：

步骤1、沉积界面层：采用厚度小于0.3mm的薄层碳纤维预制体作为复合材料增强体，采用化学气相渗透法在薄层碳纤维预制体上沉积热解碳PyC界面；

步骤2、溶液制备：称量0～20wt％烧结助剂，与聚碳硅烷PCS混合，使用磁力搅拌4～20h至均匀；