[发明专利]一种制备陶瓷基复合材料的方法

说明书

本发明提出一种制备陶瓷基复合材料的方法，通过制备混合树脂、将混合树脂涂抹在C/C复合材料所需熔渗表面、预固化、高温反应熔渗等步骤制备陶瓷基复合材料。本发明通过配制混合树脂，熔渗原料能容易地布置在所需熔渗的构件部位，解决因毛细渗透作用的深度局限导致的熔渗反应不均匀，可有效调节熔渗反应，得到反应均衡的陶瓷基复合材料，适宜制备大尺寸构件。

技术领域

本发明涉及一种制备陶瓷基复合材料的方法，属于复合材料制备技术领域。

背景技术

纤维增韧的陶瓷基复合材料的制备工艺主要有化学气相渗透法(CVI)、先驱体转化法(PIP)和反应熔渗法(RMI)。与化学气相渗透法和先驱体转化法相比，反应熔渗工艺具有显著的制备周期短、制备成本低、致密化程度高的优点。

反应溶渗法(RMI)的基本原理是将熔渗金属加热到熔融液态，然后在一定的压力或无压条件下利用毛细作用渗入到预制体内部，发生化学反应后生成所需产物以制备得到陶瓷基复合材料。

目前反应溶渗法制备陶瓷基复合材料时大多采用将熔渗原料铺在坩锅底部，待熔渗制品直接放置在熔渗原料上面，待熔渗原料熔融后通过毛细作用来渗入构件内部，与基体碳发生反应制得陶瓷基复合材料。因毛细渗透作用的深度局限，此方法只适用于小尺寸或高度较低的构件，大尺寸构件常常需仿形工装在多部位布熔渗原料，但成本较高且存在分布不均匀的问题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术不足，提供一种工艺可控、操作简便、熔渗原料分布均匀、反应稳定的制备陶瓷基复合材料的方法。

本发明的技术解决方案：一种制备陶瓷基复合材料的方法，通过以下步骤实现：

第一步，混合树脂配制，

将热固性树脂与熔渗原料混合均匀，得到混合树脂，混合树脂邵氏硬度调节为HA10～HA30；

若树脂含量过小，混合树脂黏性差，硬度偏大，其树脂无法捏合成团，不能很好的附着在构件表面，无法进行后续熔渗反应，因此，混合树脂其树脂含量不能低于5％；若树脂含量过高，硬度偏小，混合树脂在构件预固化阶段发生软化流动，熔渗原料可能出现局部堆积或缺料的不均匀问题，因此，混合树脂其树脂含量不能高于30％。混合树脂的硬度在上述范围内变化，对后续熔渗反应影响不明显。

进一步，混合树脂配制过程中可以适当加入有机溶剂来调节其粘度，使混合树脂的硬度在上述要求范围内，只要保证树脂含量满足5％～30％。

本领域技术人员根据实际采用的树脂和熔渗原料种类，采用混合方式，保证混合后的树脂邵氏硬度在上述要求范围内，且树脂含量满足5％～30％即可。

所述的树脂要求为热固性高分子材料，可高温裂解为多孔碳网络结构，其残碳率优选为5％～40％，其树脂与碳基体可浸润，其润湿角优选≤60°，树脂饱和溶液粘度优选为4～15泊。如聚氨酯树脂、环氧树脂、酚醛树脂、二乙烯基苯、糠醛等，由于其在后续熔渗反应中会碳化，具体种类没有特殊要求，一般在碳化后与制备的陶瓷基复合材料易于分离即可。

所述的熔渗原料为Si粉、Si-Zr合金粉、Si-Hf合金粉、Zr、Hf、Ti等金属粉，具体种类根据所需制备的陶瓷基复合材料种类决定，可制成SiC基、SiC-ZrC基、ZrC基等复合材料。

本发明混合树脂的配制根据实际要制备的复合材料要求，可以选择不同树脂、熔渗原料，制品不同部位所需熔渗的原料也可进行调节。

第二步，将第一步制备得到的混合树脂涂抹在C/C复合材料所需熔渗表面，并压实；