[发明专利]一种超高温C/SiHfBCN陶瓷基复合材料及其制备方法

权利要求书

1.一种超高温C/SiHfBCN陶瓷基复合材料，其特征在于，包含以下体积百分比的组分：

增强体 25~45%；

陶瓷基体 55%~75%；

所述增强体为表面依次包覆碳界面层和Si基界面层的碳纤维编织物；

所述陶瓷基体为SiHfBCN陶瓷，所述SiHfBCN陶瓷通过SiHfBCN陶瓷前驱体浸渍裂解得到；

SiHfBCN陶瓷前驱体以质量比为1:3~3:1的SiBCN前驱体和碳化铪前驱体为原料制备得到；

所述超高温C/SiHfBCN陶瓷基复合材料的制备方法，包括以下步骤：

（1）将碳纤维编织物进行热处理；

（2）采用化学气相沉积法在热处理后的碳纤维编织物表面制备碳界面层，得到碳纤维预制体；

（3）利用Si基陶瓷前驱体对步骤（2）中所得碳纤维预制体依次进行浸渍、固化、裂解，在碳纤维预制体表面形成Si基界面层；

（4）利用SiHfBCN陶瓷前驱体浸渍步骤（3）所得产物，得到坯体；

（5）将步骤（4）所得坯体进行固化、高温裂解；

（6）重复步骤（4）和（5），得到C/SiHfBCN陶瓷基复合材料；

所述步骤（3）中，所述Si基陶瓷前驱体为SiBCN前驱体或SiC前驱体；所述Si基陶瓷前驱体浸渍时的粘度为100~1000cp；所述Si基界面层相对于碳纤维预制体的质量百分比为20~80%；

所述步骤（4）中，SiHfBCN陶瓷前驱体的制备方法为：以质量比为1:3~3:1的SiBCN前驱体和碳化铪前驱体为原料，在100~140℃下双键聚合反应0.5~2h，反应溶剂为N,N-二甲基甲酰胺、二乙二醇二甲醚、甲基吡咯烷酮中的一种或一种以上组合。

2.根据权利要求1所述的一种超高温C/SiHfBCN陶瓷基复合材料，其特征在于，所述碳界面层相对于碳纤维编织物的质量百分比为8%~60%；所述Si基界面层相对于碳纤维编织物与碳界面层质量之和的质量百分比为20%~80%。

3.根据权利要求1所述的一种超高温C/SiHfBCN陶瓷基复合材料，其特征在于，所述SiHfBCN陶瓷前驱体中Hf元素的质量百分比为20~60%。

4.根据权利要求1所述的一种超高温C/SiHfBCN陶瓷基复合材料，其特征在于，所述碳纤维编织物中所用碳纤维包括T300碳纤维、T700碳纤维、T800碳纤维，T1000碳纤维或M40J碳纤维中的一种或一种以上组合；碳纤维编织物的编织形式包括二维纤维布铺层缝合、二维半编织、正交三向、三维绕纱或三维五向中的一种或一种以上组合。

5.根据权利要求1-4任一项所述的一种超高温C/SiHfBCN陶瓷基复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）将碳纤维编织物进行热处理；

（2）采用化学气相沉积法在热处理后的碳纤维编织物表面制备碳界面层，得到碳纤维预制体；

（3）利用Si基陶瓷前驱体对步骤（2）中所得碳纤维预制体依次进行浸渍、固化、裂解，在碳纤维预制体表面形成Si基界面层；

（4）利用SiHfBCN陶瓷前驱体浸渍步骤（3）所得产物，得到坯体；

（5）将步骤（4）所得坯体进行固化、高温裂解；

（6）重复步骤（4）和（5），得到C/SiHfBCN陶瓷基复合材料；

所述步骤（3）中，所述Si基陶瓷前驱体为SiBCN前驱体或SiC前驱体；所述Si基陶瓷前驱体浸渍时的粘度为100~1000cp；所述Si基界面层相对于碳纤维预制体的质量百分比为20~80%；

所述步骤（4）中，SiHfBCN陶瓷前驱体的制备方法为：以质量比为1:3~3:1的SiBCN前驱体和碳化铪前驱体为原料，在100~140℃下双键聚合反应0.5~2h，反应溶剂为N,N-二甲基甲酰胺、二乙二醇二甲醚、甲基吡咯烷酮中的一种或一种以上组合。

6.根据权利要求5所述的一种超高温C/SiHfBCN陶瓷基复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）中，热处理方法为：将碳纤维编织物置于惰性气氛裂的解炉中，自由升温至1000~1300℃后保温1~2h，自由降温至室温。