[发明专利]一种碳化硅陶瓷基复合材料及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种碳化硅陶瓷基复合材料及其制备方法和应用，属于陶瓷材料技术领域。本发明针对碳化硅内部因氧化产生的微裂纹和气体(氮气、二氧化碳等)形成的大量连通微孔使材料的力学性能严重降低的问题，利用碳化硼高温下能够与碳化硅在大气气氛下生成具有流动性的硼硅酸玻璃相，高温下可以流入裂纹与微孔，起到愈合裂纹的作用，从而使材料在经过高温大气环境后仍然具有很高的强度，使碳化硅陶瓷基复合材料具有抗大气氧化能力，改善复合材料的高温氧化性能与力学性能。

技术领域

本发明涉及陶瓷材料技术领域，尤其涉及一种碳化硅陶瓷基复合材料及其制备方法和应用。

背景技术

碳化硅(SiC)是共价键很强的化合物，具有优良的力学性能、优良的抗氧化性、高的抗磨损性以及低的摩擦系数等。

碳化硅陶瓷基复合材料因其高强、低密度、低热导率、低热膨胀系数等优点被应用于航空航天飞行器涡轮发动机及热端部件上。碳化硅陶瓷在高温大气环境下，内部和表面会产生二氧化硅，长时间的热暴露后，表面会形成一层致密的二氧化硅层，能够阻断氧气与内部继续氧化，有一定程度的抗氧化行为。而内部的因氧化产生的微裂纹和气体(氮气、二氧化碳等)形成的大量连通微孔使材料的力学性能严重降低。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种碳化硅陶瓷基复合材料及其制备方法和应用。本发明制得的碳化硅陶瓷基复合材料经高温大气环境后强度损失小，高温力学性能优异。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种碳化硅陶瓷基复合材料的制备方法，包括以下步骤：

将碳化硼、水基分散剂、水和有机溶剂混合后球磨，得到浆料；

将纤维预制体依次在所述浆料和含乙烯基的聚碳硅烷中进行浸渍，得到浸渍体；

将所述浸渍体依次进行固化和裂解，得到所述碳化硅陶瓷基复合材料。

优选地，所述碳化硼的粒径为0.5～1.5μm。

优选地，所述混合包括以下步骤：先将所述碳化硼、水和有机溶剂进行第一混合，得到第一混合料，再将所述第一混合料与所述水基分散剂进行第二混合。

优选地，所述第一混合料中碳化硼的体积百分含量为25％～50％，有机溶剂的体积百分含量为5％～10％。

优选地，所述浆料中水基分散剂的含量为0.8～1.4wt％。

优选地，在所述含乙烯基的聚碳硅烷中浸渍的压力为10kPa，时间为30min。

优选地，所述固化在保护性气体中进行，所述固化的压力为4～5atm，温度为200±10℃，时间为120±10min。

优选地，所述裂解在保护性气体中进行，所述裂解的过程为在常压下升温至1200℃保持3h后降温。

本发明还提供了上述技术方案所述制备方法制得的碳化硅陶瓷基复合材料。

本发明还提供了上述技术方案所述的碳化硅陶瓷基复合材料在航空航天领域中的应用。

本发明提供了一种碳化硅陶瓷基复合材料的制备方法，包括以下步骤：将碳化硼、水基分散剂、水和有机溶剂混合后球磨，得到浆料；将纤维预制体依次在所述浆料和含乙烯基的聚碳硅烷中进行浸渍，得到浸渍体；将所述浸渍体依次进行固化和裂解，得到所述碳化硅陶瓷基复合材料。