[发明专利]一种连续纤维增强氧化铝陶瓷基复合材料及其制备方法

权利要求书

1.一种连续纤维增强氧化铝陶瓷基复合材料，其特征在于，包括连续纤维增强体、多孔复合界面和多孔基体；

所述连续纤维增强体为碳化硅纤维或氧化铝纤维，所述碳化硅纤维或氧化铝纤维的纤维直径为5～30μm；

所述多孔复合界面为SiC纳米线、热解碳和磷酸镧复合而成；所述SiC纳米线的直径为30～200nm，所述SiC纳米线的纤维长度为100～2000nm；所述热解碳的厚度为5～1000nm，所述磷酸镧的厚度为10～1000nm，所述多孔复合界面的总厚度为100～3000nm；

所述多孔基体为多孔氧化铝-氧化硅基体、多孔氧化铝-莫来石基体、多孔莫来石基体、多孔氧化铝-莫来石-氧化锆基体或多孔氧化铝-莫来石-氧化锆-氧化钇基体，所述多孔基体上第一孔隙的孔隙率为1～8％；

所述连续纤维增强氧化铝陶瓷基复合材料的密度为2.5±0.4g/m³，所述连续纤维增强氧化铝陶瓷基复合材料上第二孔隙的孔隙率为1～10％，纤维体积分数为20～50％。

2.如权利要求1所述的一种连续纤维增强氧化铝陶瓷基复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)连续纤维增强体制备：

(1.1)按照结构设计进行纤维预制体编织；

(1.2)将上述纤维预制体进行除胶处理，处理温度为400～700℃，处理时间为0.5～5h；

(2)多孔复合界面制备：

(2.1)将硝酸镍溶解在无水乙醇中，制备成浓度为0.001～0.5mol/L的硝酸镍乙醇溶液；

(2.2)将步骤(1)中的已除胶纤维预制体浸渍在步骤(2.1)的硝酸镍乙醇溶液0.5～2h负载镍离子；

(2.3)将步骤(2.2)中预制体沥干溶液在鼓风干燥箱40～60℃干燥5～10h；

(2.4)将步骤(2.3)中预制体置于化学气相沉积炉中生长SiC纳米线；

(2.5)将步骤(2.4)中生长有SiC纳米线的预制体浸渍在浓度0.01～3mol/L磷酸镧水溶液中；

(2.6)将步骤(2.5)中浸渍了磷酸镧水溶液预制体烘干，并在500～800℃下低温烧结1～5h；

(2.7)将步骤(2.6)中烧结后预制体置于化学气相沉积炉中沉积热解碳；

(2.8)重复步骤(2.4)～(2.7)，获得具有不同结构的多孔复合界面；

(3)多孔基体制备

(3.1)将异丙醇铝水解成氧化铝溶胶；

(3.2)将二氯化锆水解成氧化锆溶胶；

(3.3)将步骤(3.1)～(3.2)中的氧化铝溶胶、氧化锆溶胶与硅溶胶、氧化钇溶胶进行复配得复合溶胶并反应陈化，陈化温度为40～70℃，陈化时间为0.5～3天；

(3.4)在步骤(3.3)中陈化复合溶胶中加入造孔剂并分散均匀；

(3.5)采用真空浸渍法将步骤(2)中带有多孔复合界面的纤维预制体在步骤(3.4)的复合溶胶中，浸渍时间为1～5h；

(3.6)将浸渍完溶胶的纤维预制体在80～150℃下干燥2～10h；

(3.7)重复步骤(3.5)～(3.6)，获得具有不同孔隙率的纤维增强陶瓷前驱体；

(3.8)将步骤(3.7)中的纤维增强陶瓷前驱体在800～1400℃下烧结2～8h，即可制得具有多孔复合界面的连续纤维增强氧化铝陶瓷基复合材料；

在步骤(2.4)中，SiC纳米线的生长温度为900～1200℃，反应气体为三氯甲基硅烷、氢气和氩气的混合气体，气流比例为：三氯甲基硅烷：氢气：氩气为1：5～10：5～10；

在步骤(2.6)中，热解碳的沉积温度为700～1100℃，源气体为丙烯或丁烯；

在步骤(3.3)中，复合溶胶按质量比为：氧化铝：氧化硅：氧化锆：氧化钇：水为8％～50％：0～9％：0～1％：0～5％：50～77％。