[发明专利]一种SiC纳米线增强Cf/SiC陶瓷基复合材料及其制备方法

权利要求书

1.一种SiC纳米线增强C_f/SiC陶瓷基复合材料，由碳纤维编织体、热解碳界面层、原位生长SiC纳米线和SiC基体组成，其特征在于所述的热解碳界面层包覆在碳纤维表面，厚度为0.1～0.2μm；所述的热解碳界面层也包覆在SiC纳米线表面，厚度为0.02～0.04μm；所述的SiC纳米线直径为20～150nm，纳米线数量比为20～50％的SiC纳米线两端粘结在碳纤维的热解碳表面上，数量比为10～30％的SiC纳米线一端粘结在碳纤维的热解碳表面上；SiC基体填充在碳纤维和SiC纳米线之间的空隙中；所述的复合材料体积密度大于1.8g/cm³，开口孔隙率小于10％；所述的复合材料的制备方法，其特征在于包括下述顺序的步骤：(1)将碳纤维编织体用无水乙醇超声清洗20～30min，然后放入烘箱干燥30～60min，干燥温度为80～150℃；(2)将干燥后的碳纤维编织体放入化学气相沉积炉内沉积热解碳界面层，以丙烯为源物质，氩气为载气和稀释气体，沉积温度为900～1200℃，系统总压为5～10kPa，沉积时间为6～8h；(3)配制Ni(NO₃)₂·6H₂O丙酮溶液，Ni²⁺浓度为0.01～0.05mol/L，将步骤(2)沉积热解碳界面的碳纤维编织体真空浸渍在配好的Ni(NO₃)₂·6H₂O丙酮溶液中30～60min，然后通入氩气至0.5～0.8MPa，保压30～60min；(4)将步骤(3)浸渍过的碳纤维编织体放在烘箱中干燥2～3h，干燥温度为60～100℃；(5)将步骤(4)干燥后的碳纤维编织体放入化学气相沉积炉原位生长SiC纳米线，三氯甲基硅烷为源气，氢气为载气，氩气为稀释气体，保温温度1000～1200℃，系统总压为1～10kPa，保温时间为3～15h；(6)将步骤(5)制备好的复合材料放入化学气相沉积炉内沉积热解碳界面层，以丙烯为源物质，氩气为载气和稀释气体，沉积温度为900～1200℃，系统总压为5～10kPa，沉积时间为2～3h；(7)按质量分数比例1∶1配制聚碳硅烷/二甲苯溶液，将步骤(6)制备好的复合材料真空浸渍在配好的聚碳硅烷/二甲苯溶液中30～60min，然后通入氩气至0.5～0.8MPa，保压30～60min，取出复合材料在烘箱中固化3～5h，固化温度为100～200℃；(8)将步骤(7)固化后的复合材料放到高温热解炉热解，氩气作为保护气体，气压为常压，以8～10℃/min的升温速率升温至1200～1500℃并保温1～3h；(9)重复步骤(7)(8)8～10次，得到SiC纳米线增强C_f/SiC陶瓷基复合材料。