[发明专利]基底诱导化学气相沉积吸波SiC陶瓷的制备方法

说明书

本发明涉及一种基底诱导化学气相沉积吸波SiC陶瓷的制备方法，以多孔莫来石为基底，沉积SiC陶瓷，制备具有层状结构的多孔莫来石/BN/SiC复相陶瓷。由于化学气相渗透（CVI）工艺制备的BN陶瓷晶化程度较低，热处理可改变其晶化程度和微结构，对化学气相沉积（CVD）SiC陶瓷的形核与长大过程起诱导作用，进而调控多孔莫来石/BN/SiC复相陶瓷的微结构和介电性能。通过控制莫来石/BN复相陶瓷的热处理温度和时间，优化多孔莫来石/BN/SiC复相陶瓷的微结构、晶化程度和元素组成，制备微结构和介电性能可调的莫来石/BN/SiC复相陶瓷，获得优异的电磁波吸收性能。该方法为基底诱导化学气相沉积硅基陶瓷的制备与性能调控提供了制备方法，有潜力用于制备承载吸波一体化陶瓷基复合材料。

技术领域

本发明属于高温吸波复相陶瓷技术领域，具体涉及不同晶化程度BN基底诱导化学气相沉积吸波SiC陶瓷的制备方法。

背景技术

雷达探测技术的发展对飞行器的隐身性能提出更高要求，发动机作为隐身飞行器重要的散射源，也是飞行器隐身的关键部件。由于发动机的工作温度高、服役环境复杂，迫切需要研制耐高温承载吸波一体化材料。陶瓷基复合材料具有轻质、耐高温、高强度、高模量、耐磨损、耐腐蚀等优势，成为隐身航空发动机的关键候选材料。

为了制备承载吸波一体化陶瓷基复合材料及其构件，亟需发展一种介电性能可调控的陶瓷基体。SiC陶瓷作为承载吸波一体化陶瓷基复合材料重要吸波单元，其组分、形貌和晶化程度对陶瓷基复合材料的力学和吸波性能影响都很大。目前，陶瓷基复合材料常用的制备工艺有化学气相沉积法、聚合物浸渍裂解法和反应熔体渗透法。化学气相沉积陶瓷基体是在一定温度和压力条件下，先驱体气源扩散并吸附到基底表面，通过形核、长大等过程在基底表面形成均匀致密的陶瓷，该工艺制备温度低、对纤维损伤小、可制备均匀致密的陶瓷基体、有利于净近尺寸成型复杂构件等优势而得到广泛应用。研究表明，化学气相沉积SiC陶瓷的组分、微结构和性能与基底的表面粗糙度、化学成分、晶粒尺寸等因素密切相关。然而，化学气相沉积过程极为复杂，涉及气体的分解、合成、吸附、形核长大等因素，而基底能够影响上述过程中的一个或多个因素，进而影响到最终沉积产物的微结构与相组成，最终引起材料微结构和性能的变化。因此，现阶段对基底诱导SiC陶瓷化学气相沉积过程鲜有报道。

公开号“CN110357665A”的中国专利公开了“一种用于蓝宝石衬底的碳化硅涂层及其制备方法”，该制备方法是利用SiC晶须来缓解蓝宝石衬底与碳化硅涂层的热膨胀系数不匹配，通过调控SiC晶须单位面积的数量、长径比制备出了高韧、耐高温、高结合强度的SiC涂层。研究表明，基底对SiC涂层的微结构和性能具有重要的影响。

文献“韩桂芳，CVI法制备连续纤维增强氮化硅陶瓷基复合材料的工艺基础[M]，西北工业大学博士学位论文，2008”以石墨（G）、石墨/热解碳（G/PyC）、氧化铝（Al₂O₃）为基底，采用化学气相渗透工艺制备氮化硅，研究不同基底对氮化硅沉积过程及其微观形貌的影响。结果表明，在氧化物和非氧化物基底上制备的氮化硅陶瓷微结构不同，氧化铝基底上CVI氮化硅陶瓷的晶化温度显著降低。