[发明专利]一种通过镓浴制备含铍碳化硅陶瓷纤维的方法

说明书

本发明涉及一种通过镓浴制备含铍碳化硅陶瓷纤维的方法，属于碳化硅纤维制备技术领域。本发明以含铍的SiC陶瓷先驱体为原料；通过熔融纺丝，制得PBCS原丝；PBCS原丝经不熔化处理；得到不熔化处理后的原丝；不熔化处理后的原丝，经镓浴，得到脱氧后的原丝；所述镓浴的温度为29.76～100℃；所得脱氧后的原丝进行高温处理，得到成品。本发明制备工艺合理，所得产品性能优良，便于大规模的工业化应用。

技术领域

本发明涉及一种通过镓浴制备含铍碳化硅陶瓷纤维的方法，属于碳化硅纤维制备技术领域。

背景技术

SiC陶瓷具有高强度、高模量、耐高温、抗腐蚀、抗氧化、低密度等优异性能，强度可保持到1600℃，陶瓷抗氧化性能达1300-1700℃，从使用温度和抗氧化等综合性能来看，SiC陶瓷是用于超高温工作部件的首选材料，在高新技术领域具有广泛的用途。

目前限制SiC陶瓷性能提高的最大问题是：高温下β-SiC晶粒过分长大。为了解决这一问题，在制备SiC陶瓷先驱体过程中引入高熔点化合物或异质元素，制备含异质元素的SiC陶瓷，己成为当今高性能SiC陶瓷材料发展的主流(黎阳，2012，化工新型材料)。如(Ishikawa，1998，Nature；Hiroyuki，1999，J.Mater.Sci)等文献报道的含铝碳化硅纤维和含锆碳化硅纤维在惰性气体中分别能耐2200和1773℃。

轻金属铍具有密度低、熔点高、弹性模量高、导热性好、热稳定性好、抗腐蚀性强等优点，广泛应用于飞机、火箭和原子能工业中，在SiC陶瓷纤维中掺杂铍元素，有望获得综合性能更好、应用领域更广的碳化硅纤维。实践证明目前已经获得了能耐1300℃高温的含铍SiC陶瓷纤维，综合了铍和碳化硅两种材料的优点，在航空、航天等领域具有非常广阔的应用前景。

先驱体转化法是制备高性能含铍SiC陶瓷纤维及其复合材料的最有效的方法，目前在制备含铍碳化硅纤维的方法还不多见，专利CN101492285A公开了一种方法，即通过在有机溶剂或水中将高分子聚碳硅烷和小分子含铍化合物混合，在一定条件下反应得到含铍聚碳硅烷，然后通过熔融纺丝或甩丝的方法得到先驱体纤维，然后通过不熔化处理、高温烧成得到含铍纤维。该工艺中，主要问题在于先于较高温度下制备小分子，然后在比较低的温度下，实现聚碳硅烷和小分子含铍化合物的反应。这样操作的不利之处在于成品的稳定性有一般，主要原因是高分子聚碳硅烷的位阻效应会导致铍与聚碳硅烷之间反应不充分、不均匀，同时其所得产品的性能也还存在一定的提升空间。另外，直接采用高分子聚碳硅烷作原料，成本也较高。专利CN107473748A提供了一种低成本、高质量的含铍碳化硅纤维的制备方法；但该专利中并未涉及如何进一步降低碳化硅纤维内部氧含量的技术。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的上述缺点，提供一种工艺简单、成本低廉的高性能含铍碳化硅纤维的制备方法。

本发明一种通过镓浴制备含铍碳化硅陶瓷纤维的方法，包括下述步骤：

步骤一

以含铍的SiC陶瓷先驱体为原料；通过熔融纺丝，制得PBCS原丝；

步骤二

PBCS原丝经不熔化处理；得到不熔化处理后的原丝；

步骤三

不熔化处理后的原丝，经镓浴，得到脱氧后的原丝；所述镓浴的温度为29.76～100℃；

步骤四

对步骤三所得脱氧后的原丝进行高温处理，得到成品；所述高温处理是在保护气氛下，于1200-1300℃保温至少0.5h。

本发明一种通过镓浴制备含铍碳化硅陶瓷纤维的方法，步骤一中，所述以含铍的SiC陶瓷先驱体通过下述步骤制备：

步骤A