[发明专利]一种C/C-SiC复合材料接骨板及其制备方法

权利要求书

1.一种C/C-SiC复合材料接骨板，其特征在于：

包括由0°无纺布、碳纤维网胎和90°无纺布依次交替叠层形成的C/C复合材料基材；

所述C/C复合材料基材层间填充针刺炭纤维，C/C复合材料基材的孔隙中填充有SiC；

C/C复合材料基材的表面包覆有热解炭层；并且

所述热解炭层的表面包覆有SiC层。

2.根据权利要求1所述的C/C-SiC复合材料接骨板，其特征在于：所述SiC层中含有占SiC层总质量0.1％～0.5％的单质Si。

3.根据权利要求1所述的C/C-SiC复合材料接骨板，其特征在于：所述针刺炭纤维的填充量为C/C复合材料基材质量的10％～15％，针刺炭纤维的直径为5μm～7μm。

4.根据权利要求1所述的C/C-SiC复合材料接骨板，其特征在于：所述热解炭层为多层，每一层热解炭的厚度均为2mm～5mm，热解炭的总包覆量为C/C复合材料基材质量的5％～10％。

5.根据权利要求1所述的C/C-SiC复合材料接骨板，其特征在于：所述接骨板的弹性模量为10GPa～30GPa，抗压强度≥200MPa，抗弯强度≥220MPa，剪切强度≥16MPa，拉伸强度为110MPa～130MPa，延伸率≤2％。

6.如权利要求1～5中任一项所述的C/C-SiC复合材料接骨板的制备方法，包括以下步骤：

(1)将0°无纺布、碳纤维网胎和90°无纺布按设计尺寸裁切，再将裁切好的0°无纺布、碳纤维网胎和90°无纺布依次交替叠层，在层间填充针刺炭纤维作为增强相，并且通过化学气相渗透法在交替叠层后的制品的孔隙中填充SiC；

(2)将步骤(1)所得交替叠层的制品置于加热台上进行预热，在交替叠层的制品上包覆热解炭，然后通过化学气相沉积法在热解炭层外包覆SiC，挤压排出层间气体，然后将制品放在预型模内，按预型模设计的形状预型；

(3)将步骤(2)预型好的制品放入预热烤箱内预热，然后取出放入成型模具内进行热压成型，得C/C-SiC复合材料；

(4)将步骤(3)热压成型后的模具冷却降温，取出制品，对制品进行清洗和干燥，然后按照接骨板的设计图纸进行CNC加工，得C/C-SiC复合材料接骨板预制体。

7.根据权利要求6所述的C/C-SiC复合材料接骨板的制备方法，其特征在于：所述步骤(3)中，预热的温度为45℃～75℃，预热的时间为40min～60min。

8.根据权利要求6所述的C/C-SiC复合材料接骨板的制备方法，其特征在于：所述步骤(3)中，热压成型的温度为100℃～250℃，加压时间为60min～120min，外部压力为100kg/cm²～120kg/cm²。

9.根据权利要求6所述的C/C-SiC复合材料接骨板的制备方法，其特征在于：所述步骤(3)中，C/C-SiC复合材料中碳纤维的体积含量≥35％，C/C-SiC复合材料的密度≥1.75g/cm³。

10.根据权利要求6～9中任一项所述的C/C-SiC复合材料接骨板的制备方法，其特征在于：

所述步骤(4)中，冷却降温操作中冷却温度为35℃～45℃，冷却时间为5min～10min，冷却外部压力为110kg/cm²～120kg/cm²；

所述步骤(4)中，干燥的温度为155℃～165℃。