[发明专利]一种多元固溶体改性碳纤维增韧陶瓷基复合材料及其制备方法

说明书

本发明提供了一种多元固溶体改性碳纤维增韧陶瓷基复合材料及其制备方法，应用于航空航天材料技术领域。该制备方法包括：对(Zr_0.25Hf_0.25Nb_0.25Ta_0.25)C前驱体的高温裂解后的产物进行研磨，得到一定粒径的(Zr_0.25Hf_0.25Nb_0.25Ta_0.25)C粉体；将碳纤维布和(Zr_0.25Hf_0.25Nb_0.25Ta_0.25)C粉体交替铺层编织碳纤维预制体；随后利用硼酸酯改性的聚碳硅烷前驱体对碳纤维预制体进行真空浸渍和压力浸渍，接着通过固化、高温裂解制备多元固溶体(Zr_0.25Hf_0.25Nb_0.25Ta_0.25)C粉体与SiC协同改性的陶瓷基体，实现多元固溶体与碳化硅协同改性碳纤维增韧陶瓷基复合材料的制备。本发明制备的多元固溶体与碳化硅协同改性碳纤维增韧陶瓷基复合材料具有良好的力学性能。

技术领域

本发明涉及航空航天材料技术领域，具体涉及一种多元固溶体改性碳纤维增韧陶瓷基复合材料及其制备方法。

背景技术

航空航天飞行器的结构件对陶瓷基复合材料的耐高温性能和力学性能要求都比较高，传统的C/SiC复合材料或单一的HfC、TaC等高熔点超高温陶瓷均难以满足要求。多元固溶体具备高熔点、高比强、高比模以及低热膨胀系数等优异性能，使用多元固溶体和碳化硅对碳纤维增韧陶瓷基复合材料进行协同改性，有望满足航空航天飞行器结构件对高力学性能陶瓷基复合材料的需求。

然而，目前多元固溶体及其复合材料的现有的制备方法制备温度过高，容易损伤碳纤维，严重限制其宏观力学性能的提升，且难以实现对现有陶瓷基复合材料的改性，故目前亟需发展一种多元固溶体改性碳纤维增韧陶瓷基复合材料的制备方法。

发明内容

本发明提供了一种多元固溶体改性碳纤维增韧陶瓷基复合材料及其制备方法。

本发明提供的一种多元固溶体改性碳纤维增韧陶瓷基复合材料的制备方法，所述方法包括如下步骤：

对(Zr_0.25Hf_0.25Nb_0.25Ta_0.25)C前驱体的高温裂解后的产物进行研磨，得到一定粒径的(Zr_0.25Hf_0.25Nb_0.25Ta_0.25)C粉体；

将碳纤维布和(Zr_0.25Hf_0.25Nb_0.25Ta_0.25)C粉体进行交替铺层，编织碳纤维预制体；

利用硼酸酯改性的聚碳硅烷前驱体溶液对碳纤维预制体进行真空浸渍和压力浸渍；

对浸渍后的陶瓷基复合材料进行固化、高温裂解，制备多元固溶体(Zr_0.25Hf_0.25Nb_0.25Ta_0.25)C粉体与SiC协同改性的陶瓷基体，实现多元固溶体与碳化硅协同改性碳纤维增韧陶瓷基复合材料的制备。

优选地，对(Zr_0.25Hf_0.25Nb_0.25Ta_0.25)C前驱体进行高温裂解，得到(Zr_0.25Hf_0.25Nb_0.25Ta_0.25)C粉体，裂解温度为1000～1800℃，裂解时间为0.5～5h，真空度为1～1000Pa，粉体粒径为200nm～1μm。