[发明专利]一种纤维增强碳化硅复合材料的制备方法及纤维增强碳化硅复合材料

说明书

本发明提供了一种纤维增强碳化硅复合材料的制备方法，属于纤维增强碳化硅复合材料技术领域，采用真空加压浸渍辅助凝胶注模成型的方法，将碳化硅微粉分散到增强纤维内部，实现原位固化，素坯干燥脱脂后，采用有机物浸渍的方法，在多孔素坯内部引入碳源或碳化硅基体，最后渗硅烧结得到致密的纤维增强碳化硅复合材料。本发明还提供一种上述制备方法得到的纤维增强碳化硅复合材料。本发明的制备方法，将真空加压浸渍与凝胶注模成型的方法结合起来，能够实现碳化硅颗粒在增强纤维内部均匀、原位固化，相对其他制备方法，可以大大缩短生产周期；同时，采用有机物浸渍裂解的方法在多孔素坯中引入碳源或碳化硅基体，能够有效控制复合材料内部残硅量。

技术领域

本发明属于纤维增强碳化硅复合材料技术领域，涉及一种纤维增强碳化硅复合材料的制备方法及纤维增强碳化硅复合材料。

背景技术

纤维增强碳化硅复合材料具有密度低、高强度、高模量、高比刚度、断裂韧性好，导热性能好，热膨胀系数低，耐高温、耐空间辐照等优点，在航空航天、核能、汽车、化工以及光机结构材料方面都有很大的应用潜力。采用纤维毡/纤维编织体作为增强体能够充分发挥纤维的韧性，纤维增强碳化硅复合材料现有的制备方法包括先驱体浸渍裂解(PIP)及化学气相沉积(CVI)方法，但均存在生产周期长的问题。浆料浸渍结合反应熔渗的方法制备复合材料方法简单，生产周期短，然而目前常选用纤维布浸渍浆料再层叠热压的工艺进行制备，三维纤维毡/纤维编织体直接浸渍的方法较少。

采用凝胶注模成型方法制备碳化硅材料具有素坯密度大、强度高、微观结构均匀，且能够实现大尺寸复杂形状的近净尺寸成型。目前尚未见采用凝胶注模成型方法制备纤维增强碳化硅复合材料的文献报道。

因此，急需研究一种纤维增强碳化硅复合材料的制备方法，解决纤维增强碳化硅复合材料的现有制备方法生产周期长的技术问题，改善碳化硅在增强纤维上的分散均匀性，使制备得到的纤维增强碳化硅复合材料具有良好的力学性能。

发明内容

有鉴于此，本发明的是提供一种纤维增强碳化硅复合材料的制备方法及纤维增强碳化硅复合材料，将真空加压浸渍与凝胶注模成型的方法结合起来，能够实现碳化硅颗粒在增强纤维内部均匀、原位固化，相对其他制备方法，可以大大缩短生产周期；同时，采用有机物浸渍裂解的方法在多孔素坯中引入碳源或碳化硅基体，能够有效控制复合材料内部残硅量。

为实现上述目的，本发明提供一种纤维增强碳化硅复合材料的制备方法，包括以下步骤：

S1：预混液配制，按体积比具有以下原料组成：单体与交联剂加入量为10～20％，单体与交联剂质量比(10～15)：1；增塑剂1-10％，阻聚剂1-5％，分散剂3-5％，其余为去离子水，以上所有原料的体积百分含量总和为100％；

S2：浆料配制，将碳化硅微粉均匀分散于所述预混液中，其中，碳化硅微粉的体积分数为30％-45％；

S3：对所述浆料进行真空除气处理后，加入催化剂和引发剂，并搅拌均匀，得到浸渍浆料；

S4：对增强纤维进行处理除去表面上浆剂后，置于真空加压模具中抽真空一段时间；

S5：之后真空导入浸渍所述浸渍浆料直至浸没增强纤维，施压后保压一段时间，使浸渍浆料充分浸渍于增强纤维内部；

S6：之后充分固化、脱模，干燥处理得到素坯；

S7：对素坯进行脱脂处理；

S8：对脱脂处理后的素坯，采用有机物溶液浸渍后裂解处理；

S9：对有机物浸渍裂解后的素坯，进行渗硅烧结反应，得到所述纤维增强碳化硅复合材料。

进一步地，增强纤维为纤维毡或纤维编织体。