[发明专利]一种高致密纤维增强石英陶瓷复合材料及其制备方法

权利要求书

1.一种高致密纤维增强石英陶瓷复合材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：

（1）将纤维预制体浸没在浆料中，然后依次进行真空浸渍、干燥、烧结和增密，得到复合材料基体；所述浆料为包含有分散剂和非晶二氧化硅的水溶液；所述非晶二氧化硅的粒径≤300nm；

（2）将所述复合材料基体浸没在硅溶胶中，然后依次进行真空浸渍、干燥、烧结和增密，得到所述高致密纤维增强石英陶瓷复合材料；所述硅溶胶中胶粒的一次粒径≤20nm，二次粒径≤600nm。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在步骤（1）中：

所述纤维预制体为石英纤维织物、氧化铝纤维织物、二氧化硅纤维织物、氮化硅纤维织物、硅硼氮纤维织物中的至少一种；

所述纤维预制体的厚度为10~60mm；和/或

所述纤维预制体的体积密度为0.4~1.3g/cm³。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在步骤（1）中：

所述纤维预制体为氧化铝纤维织物或二氧化硅纤维织物。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在步骤（1）中：

所述浆料中所述非晶二氧化硅的质量分数为10~80%；

所述浆料中所述分散剂的质量分数为0.2~5%；其中，所述分散剂为乙二醇、硬脂酸、乳酸中的至少一种。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在步骤（1）中：

所述浆料中所述非晶二氧化硅的质量分数为30~60%；其中，所述非晶二氧化硅的粒径为60~120nm；

所述浆料中所述分散剂的质量分数为0.5~1.2%。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在步骤（2）中：

所述硅溶胶的密度为1.05~1.6g/cm³；

所述硅溶胶中的钠离子含量≤60ppm；

所述硅溶胶的pH值为2~4。

7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在步骤（2）中：

所述硅溶胶的密度为1.1~1.4g/cm³；

所述硅溶胶中胶粒的二次粒径≤400nm。

8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：

在步骤（1）中，所述增密是通过循环1~5次的真空浸渍、干燥和烧结的过程实现的；和/或

在步骤（2）中，所述增密是通过循环至少一次的真空浸渍、干燥和烧结的过程实现的，直至达到理论密度。

9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：

步骤（1）和步骤（2）中的所述依次进行真空浸渍、干燥、烧结包括如下步骤：

依次进行至少两次真空浸渍、干燥，然后进行烧结。

10.根据权利要求1至9中任一所述的制备方法，其特征在于：

所述干燥采用分段干燥，包括：在50~70℃的条件下干燥0.5~3h，在70~99℃的条件下干燥0.5~3h，在100~130℃的条件下干燥0.5~3h，在150~180℃的条件下干燥0.5~3h，在200~250℃的条件下干燥0.5~3h；和/或

所述烧结按照如下方法进行：首先升温至200~250℃，并保温0.5~3h，其中，升温速率为5~20℃/min；然后再升温至500~900℃，并保温0.5~2h；其中，升温速率为5~10℃/min。

11.一种高致密纤维增强石英陶瓷复合材料，其特征在于，采用权利要求1至10中任一所述的制备方法制备得到。