[发明专利]一种反应熔渗法制备陶瓷基复合材料的布料方法及其应用

说明书

本发明涉及一种反应熔渗法制备陶瓷基复合材料的布料方法及其应用。所述方法：用溶剂将环氧树脂和酚醛树脂混合均匀，得到环氧‑酚醛树脂溶液；将环氧‑酚醛树脂溶液与熔渗原料混合后捏合成原料泥；将原料泥涂抹在C/C复合材料的内表面和/或外表面并压实，得到涂覆原料泥构件；在涂覆原料泥构件的表层埋入碳纤维形成网络结构包覆在所述涂覆原料泥构件上，得到待熔渗构件；将所述待熔渗构件依次进行预固化处理、熔渗前高温处理和高温熔渗反应，得到陶瓷基复合材料。本发明是一种工艺可控、操作简便、熔渗原料分布均匀、反应稳定、能够使得熔渗原料与C/C复合材料贴合紧密的一种反应熔渗布料方法，适宜制备大尺寸复杂型面陶瓷基复合材料。

技术领域

本发明属于复合材料技术领域，尤其涉及一种反应熔渗法制备陶瓷基复合材料的布料方法及其应用。

背景技术

纤维增韧陶瓷基复合材料的制备工艺主要有化学气相渗透法(CVI)、先驱体转化法(PIP)和反应熔渗法(RMI)。与化学气相渗透法和先驱体转化法相比，反应熔渗工艺具有显著的制备周期短、制备成本低、致密化程度高的优点。

反应溶渗法(RMI)的基本原理是将熔渗金属加热到熔融液态，然后在一定的压力或真空条件下利用毛细作用渗入到预制体内部，发生化学反应后生成所需产物以制备得到陶瓷基复合材料。

目前反应溶渗法布料时大多采用熔渗金属粉体或块体铺在坩锅底部，待熔渗制品直接放置在上面，待熔渗金属熔融后通过毛细作用来渗入构件内部，与基体碳发生反应制得陶瓷基复合材料。因毛细渗透作用的深度局限，此方法只适用于形状简单或高度较低的构件，大尺寸复杂构件常常需仿形工装在多部位布料，成本较高且内凹面常常缺料存在分布不均匀的问题。中国专利申请CN201611031317.7公开了一种制备陶瓷基复合材料的方法，虽然该方法也能够将熔渗原料比较容易地布置在所需熔渗的构件的部位，但该方法仍然存在敷料高温树脂强度不够易脱落及构件型面复杂存在凹凸面时与原料粘接力不足而脱离构件的事件，会导致熔渗部位缺料或熔渗不均匀等问题。

发明内容

为了解决现有技术中存在的技术问题，本发明提供了一种反应熔渗法制备陶瓷基复合材料的布料方法及其应用。本发明方法是一种工艺可控、操作简便、熔渗原料分布均匀、反应稳定、能够使得熔渗原料与C/C复合材料贴合紧密的一种反应熔渗布料方法，适宜制备大尺寸复杂型面陶瓷基复合材料。

本发明在第一方面提供了一种反应熔渗法制备陶瓷基复合材料的布料方法，所述方法包括如下步骤：

(1)用溶剂将环氧树脂和酚醛树脂混合均匀，得到环氧-酚醛树脂溶液；

(2)将所述环氧-酚醛树脂溶液与熔渗原料混合后捏合成原料泥；

(3)将所述原料泥涂抹在C/C复合材料的内表面和/或外表面并压实，得到涂覆原料泥构件；

(4)在所述涂覆原料泥构件的表层埋入碳纤维形成网络结构包覆在所述涂覆原料泥构件上，得到待熔渗构件；

(5)将所述待熔渗构件依次进行预固化处理、熔渗前高温处理和高温熔渗反应，得到陶瓷基复合材料。

优选地，所述C/C复合材料和所述陶瓷基复合材料为具有复杂型面的复合材料。

优选地，所述环氧-酚醛树脂溶液的浓度为10～20％；所述环氧-酚醛树脂溶液与所述熔渗原料的质量比为1:(4～9)；所述熔渗原料的粒径为40～200目；和/或所述C/C复合材料为密度为1.0～1.4g/cm³的低密度C/C复合材料。

优选地，在步骤(3)中，压实后得到的所述涂覆原料泥构件中涂覆的原料泥的厚度为所述C/C复合材料的厚度的1～2倍；和/或在步骤(4)中，所述碳纤维的埋入深度为0.5～1mm。

优选地，在步骤(4)中，埋入的所述碳纤维之间的间距为5～200mm。