[发明专利]一种低成本、高效氧化铝纤维增强氧化铝复合材料制备方法

说明书

本发明涉及连续纤维增强陶瓷基复合材料制备技术领域，具体公开了一种低成本、高效氧化铝纤维增强氧化铝复合材料制备方法。该方法的具体步骤是，首先配制稳定的氧化铝浆料，然后将氧化铝浆料刷涂在去胶后的氧化铝纤维布上，经模压后成型，经干燥后得到氧化铝纤维增强氧化铝复合材料粗坯，最后经过烧结得到氧化铝纤维增强氧化铝复合材料。本发明提供的制备方法具有工艺简单、制备周期短的特点，制备得到的氧化铝纤维增强氧化铝复合材料具有优异的高温力学性能和热稳定性能。

技术领域

本发明属于连续纤维增强陶瓷基复合材料制备技术领域，特别涉及一种低成本、高效氧化铝纤维增强氧化铝复合材料的制备方法。

背景技术

连续氧化铝纤维增强氧化铝复合材料(Al₂O₃/Al₂O₃复合材料)具有耐高温、抗氧化、高强度、高韧性、耐腐蚀和耐磨损等优异特性，是未来航空发动机等装备高温部位的重要备选材料。然而，受限于氧化铝纤维的力学性能和复合材料的制备水平，目前国内Al₂O₃/Al₂O₃复合材料的力学性能普遍低于非氧化物复合材料，如C/SiC和SiC/SiC复合材料，这很大程度上限制了Al₂O₃/Al₂O₃复合材料的工程应用，无法充分体现该复合材料高温抗氧化的优势。为进一步开发Al₂O₃/Al₂O₃复合材料的应用潜力，应着力提升Al₂O₃/Al₂O₃复合材料的力学性能。

例如公开号CN105254320A的中国专利文献公开了一种连续氧化铝纤维增强氧化铝陶瓷基复合材料的制备方法，首先通过PIP工艺在纤维表面制备界面相，然后利用冷冻干燥工艺制备多孔氧化铝基体坯体骨架，再利用氧化铝无机前驱体反复浸渍多孔氧化铝坯体骨架获得致密基体坯体，最后经烧结获得高性能复合材料，但未公开复合材料力学性能，该制备方法复杂，需要在纤维表面制备界面相，材料制备成本高且性能均一性不理想。公开号CN106904952A的中国专利文献公开了一种耐高温高强氧化铝纤维增强复合材料及其制备方法，以二氧化硅和氧化铝混合均匀的双纳米复合浸渍液浸渍连续氧化铝纤维预制件，通过真空压力浸渍、高温热处理等步骤，最终得到氧化铝纤维增强氧化物复合材料。复合材料室温拉伸强度为300MPa，但由于基体组分中含有氧化硅，复合材料拉伸强度在高温中下降明显，拉伸强度在1100℃中下降至135MPa，1200℃中下降至90MPa。

上述公开的两种氧化铝纤维增强氧化物复合材料都具有优良的常温力学性能，但仍存在以下不足之处：1)制备过程中都采用有机先驱体溶液引入基体，有机先驱体溶液在干燥和高温热处理过程中都面临复杂的化学过程，易对纤维造成损伤；2)制备周期较长，反复浸渍-高温热处理易加剧氧化铝纤维的热损伤，不利于进一步提升复合材料力学性能。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的不足和缺陷，提供一种工艺简单、成本低、制备周期短、质量稳定、适于批量化和规模化生产的氧化铝纤维增强氧化铝复合材料的制备方法。

为实现上述目的，本发明提供了一种低成本、高效氧化铝纤维增强氧化铝复合材料制备方法，包括以下步骤：

(1)将氧化铝粉体分散至去离子水中，加入酸性溶液或者碱性溶液调控浆料的粘度和Zeta电位值，经球磨后得到稳定的氧化铝浆料；

(2)将氧化铝纤维布裁剪成规格尺寸，然后对氧化铝纤维布去胶；

(3)在模具中铺排步骤(2)得到的氧化铝纤维布，在每层氧化铝纤维布表面均匀涂刷步骤(1)得到的氧化铝浆料，经合模、模压后成型，随后干燥得到氧化铝纤维增强氧化铝复合材料粗坯；