[发明专利]一种钇改性SiCf

说明书

本发明涉及一种钇改性SiC_f/SiC陶瓷基复合材料的制备方法，包括以下步骤：制备含钇浆料、含钇碳化硅纤维预浸料、含钇成型体、含钇多孔碳预制体，通过熔融渗硅反应得到钇改性SiC_f/SiC陶瓷基复合材料。本发明有效降低了复合材料基体中的游离硅含量，提高了复合材料的热导率和力学性能，同时具有良好的抗热震性能。

技术领域

本发明涉及一种钇改性SiC_f/SiC陶瓷基复合材料的制备方法，属于航空发动机用陶瓷基复合材料制备领域。

背景技术

连续碳化硅纤维增强碳化硅(SiC_f/SiC)陶瓷基复合材料具有耐高温、密度低、热稳定性好等优点，将其应用于航空发动机可提高涡轮前进口温度、减轻结构重量、减少冷气用量、提高燃烧效率。国外已有报道将该材料应用于航空发动机燃烧室、涡轮等热端部件，实现了发动机性能的大幅提升。

经过数十年的研究，现已发展出多种SiC_f/SiC陶瓷基复合材料制备工艺，其中熔渗工艺是在高温下将液态熔融硅引入多孔碳基体中，快速反应生成致密的碳化硅基体，具有制造周期短、生产成本低、可实现近净成型等优势，成为极具工程化前景的陶瓷基复合材料制备工艺之一。但目前熔渗工艺制备的 SiC_f/SiC陶瓷基复合材料不可避免地在基体中残余一定量的硅，导致复合材料高温下的蠕变性能较差；此外，当复合材料的使用温度超过硅的熔点时(1412℃)，硅的熔化使得复合材料力学性能急剧下降。

因此，降低SiC_f/SiC陶瓷基复合材料基体中的硅含量对该材料在高温下的可靠使用尤为重要。已有文献报道研究人员采用Si-Mo、Si-Ti或Si-Zr等合金代替纯Si作为熔渗剂，使游离硅转化成为相应的硅化物，可在一定程度上降低了基体中的游离硅含量(Development of a high temperature C_f/XSi₂–SiC(X＝Mo,Ti) composite viareactive melt infiltration；Effect of infiltration time on the microstructureand mechanical properties of C/C-SiC composite prepared by Si-Zr10 alloyedmelt infiltration等)；专利CN 107540411 A中采用Ti粉对残余硅进行后处理，反应生成TiSi₂后使游离硅的含量下降。但新生成的硅化物热膨胀系数比碳化硅基体大得多，如MoSi₂、TiSi₂分别为9×10^-6/K、10.4×10^-6/K，而SiC仅约为4.5×10^-6/K，由于热膨胀系数相差过大，导致在升温-降温的反复循环中，复合材料极易因热不匹配而出现裂纹等缺陷。

发明内容

本发明的目的是：本发明即是针对现有技术的不足，提供一种钇改性 SiC_f/SiC陶瓷基复合材料的制备方法，不仅有效降低了基体中的游离硅含量，还避免出现热膨胀系数失配等问题，同时复合材料还具有较高的热导率和优异的力学性能。

本发明的技术方案是：

提供一种钇改性SiC_f/SiC陶瓷基复合材料的制备方法，包括以下步骤：

步骤1、制备含钇料浆

将钇粉、粘结剂、造孔剂、助剂和溶剂混合后，再加入研磨球，球磨12～24 小时后得到含钇料浆；

步骤2、制备含钇碳化硅纤维预浸料

将含钇料浆涂覆在碳化硅纤维织物表面，然后在20～25℃下晾置1～12小时，得到纤维预浸料；

步骤3、制备含钇成型体