[发明专利]一种C/C-SiC复合材料及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种C/C-SiC复合材料的制备方法，其特征在于，所述C/C-SiC复合材料为多层对称梯度结构，包括以下步骤：

S1.采用短切纤维、碳纤维平纹布为原料，通过酚醛树脂固化得到碳纤维增强树脂复合材料，所述碳纤维增强树脂复合材料的结构从内层到外层依次为中间层、上下对称3～25mm短切碳纤维增强层和上下对称0.5～12mm短切碳纤维增强层，所述中间层为90°和45°平纹碳纤维布交错叠加增强增韧夹层；

S2.将步骤S1制备的碳纤维增强树脂复合材料进行碳化，得到C/C多孔体；

S3.将步骤S2制备的C/C多孔体与硅粉融渗，得到C/C-SiC复合材料；

步骤S1中所述酚醛树脂固化包括以下步骤：

S11.将90°和45°平纹碳纤维布浸渍于酚醛树脂溶液中，然后干燥；

S12.将0.5～12mm短切碳纤维与酚醛树脂混合，得到混料A；将3mm～25mm短切纤维与酚醛树脂混合，得到混料B；

S13.将混料A和混料B先后平铺于钢制模具内，将步骤S11加工后的90°和45°平纹碳纤维布裁剪，交错叠加放置在混料B上，按照平纹布下层混料，再对称铺混料A和B；

S14.将填装后的模具以5～20℃/min加热至150℃～200℃，加热的过程中持续增大压力，使填料厚度达到初始厚度的40～70％，加热加压过程结束后，快速加热至300℃完成树脂的固化。

2.根据权利要求1所述C/C-SiC复合材料的制备方法，其特征在于，步骤S2中所述碳化包括以下步骤：

S21.将步骤S1所制备的碳纤维增强树脂复合材料以0.5～3K/min加热至800～1600℃，自然冷却后，获得C/C多孔体，密度为1.2～1.5g/cm³。

3.根据权利要求1所述C/C-SiC复合材料的制备方法，其特征在于，步骤S3中所述融渗包括以下步骤：

S31.将步骤S2制备的C/C多孔体置于装有工业硅粉石墨坩埚中，所述C/C多孔体竖直放置，硅粉量为C/C多孔体质量的1.4～1.8倍，再置于真空炉中快速加热到1500～1700℃并保温1～2h，随炉冷却至室温后，得到C/C-SiC复合材料。

4.根据权利要求1所述C/C-SiC复合材料的制备方法，其特征在于，步骤S11中所述酚醛树脂溶液浓度为40％～60％，所述干燥是指在60℃真空干燥箱干燥1～3h，再在常温下自然干燥；步骤S12中所述混料A中短切纤维的体积分数20％～55％，混料B中短切纤维的体积分数为25％～60％；步骤S13中所述钢制模具内混料A的厚度为0.5～5cm，所述钢制模具内混料B厚度0.5～5cm，所述90°和45°平纹碳纤维布的厚度为0.5～5cm。

5.根据权利要求4所述C/C-SiC复合材料的制备方法，其特征在于，步骤S13中所述钢制模具内混料A的厚度为0.5～1.5cm，所述钢制模具内混料B厚度1～2cm，所述90°和45°平纹碳纤维布的厚度为0.5～2cm。