[发明专利]一种短切碳纤维增韧碳化硅复合材料及其制备方法

权利要求书

1.一种短切碳纤维增韧碳化硅复合材料的制备方法，其特征在于，包括：

将短切碳纤维、硅烷偶联剂、无水乙醇、去离子水反应得到偶联剂接枝的短切碳纤维，所述短切碳纤维、硅烷偶联剂、无水乙醇、去离子水的添加量为50g：（0.5～3）g：（60～90）mL：（40～10）mL，所述反应的温度为60～85℃，时间为2～4.5 h；所述短切碳纤维的长度为10～130μm，直径为6～8μm；

将所述偶联剂接枝的短切碳纤维与残碳率为50%～65%的酚醛树脂的乙醇溶液经球磨、干燥、过筛得到酚醛树脂覆膜的短切碳纤维，所述酚醛树脂占酚醛树脂覆膜的短切碳纤维总体积的含量为10 vol%～30vol%，所述酚醛树脂覆膜的厚度为0.2μm～0.8μm；

将所述酚醛树脂覆膜的短切碳纤维与平均粒径为0.5～50μm的碳化硅粉干法球磨混合，得到混合粉体；所述酚醛树脂覆膜短切碳纤维与碳化硅粉的质量比为（10～90）g：（90～10）g；以碳化硅球为研磨介质，球料比为（1～6）:1，转速为100～300rpm，球磨时间为0.5～2h；

将所述混合粉体经干压成型得到酚醛树脂覆膜的碳纤维/碳化硅素坯，再经脱脂处理得到热解碳覆膜的碳纤维/碳化硅预制体，所述干压成型的压力为5～60 MPa；

所述脱脂处理的温度为700～1100 ℃，保温时间为0.5～2 h，真空度为20～80 Pa，升温速率为1～3 ℃/min；

将所述热解碳覆膜的碳纤维/碳化硅预制体置于硅粉中，在真空条件下于1450～1650℃烧结0.5～2 h进行反应熔渗，热解碳覆膜的碳纤维转化为碳化硅覆膜的碳纤维，得到所述短切碳纤维增韧碳化硅复合材料；

所述短切碳纤维增韧碳化硅复合材料包括均匀分散的短切碳纤维增韧体和碳化硅基体；所述短切碳纤维增韧碳化硅复合材料的体积密度为2.7 g/cm³～2.9 g/cm³，弯曲强度为200 MPa ～ 470 MPa。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述硅烷偶联剂为氨丙基三乙氧基硅烷、3-氨丙基三甲氧基硅烷、环氧基硅烷、三氨丙基甲基二乙氧基硅烷、N-（β-氨乙基-γ-氨丙基）甲基二甲氧基硅烷中的至少一种。

3.一种根据权利要求1所述的制备方法制备得到的短切碳纤维增韧碳化硅复合材料。