[发明专利]一种低成本熔硅浸渗法制备 C/SiC 复合材料的方法

摘要

本发明涉及一种低成本熔硅浸渗法制备C/SiC复合材料的方法。该方法包括步骤：将碳毡或石墨毡于400～600℃温度煅烧预处理；预处理后的碳毡或石墨毡浸入三聚氰胺和硼酸溶液中，涂覆一层氮化硼保护层；再浸入碳/碳化硅浆料水溶液浸渗，使碳毡或石墨毡孔隙中充满碳/碳化硅，置于烧结炉中，在1600-1800℃温度下进行一次熔融渗硅处理；再浸入液体酚醛树脂中，然后在800-1000℃、惰性气氛保护下碳化处理，使树脂全部碳化，最后进行二次熔融渗硅处理，使树脂碳化产生的碳与硅全部反应生成碳化硅，得到C/SiC复合材料。所得C/SiC复合材料致密度高、气孔和游离硅的含量低，材料强度、韧性和摩擦磨损性能好，可用于制作刹车片。

主权项

一种熔硅浸渗法制备C/SiC复合材料的方法，包括步骤如下：（1）预处理将体积密度为80‑150kg/m3的碳毡或石墨毡在惰性气氛保护下，于400～600℃温度煅烧50～80min；（2）浸涂氮化硼保护层将经步骤（1）预处理后的碳毡或石墨毡浸入温度40‑60℃、摩尔浓度为0.5‑1mol/L的三聚氰胺和硼酸的水溶液中，其中三聚氰胺与硼酸摩尔比为1：2‑5，快速搅拌，搅拌速度30‑80r/min，搅拌时间4‑10min，使碳毡或石墨毡纤维表面涂覆一层氮化硼，氮化硼的厚度约为3‑8μm，烘干；（3）浸渗碳/碳化硅将经步骤（2）处理得到的涂覆有氮化硼层的碳毡或石墨毡浸入固含量为40‑55wt%的碳/碳化硅浆料水溶液中搅动浸渗15‑30min，使碳毡或石墨毡孔隙中充满碳/碳化硅，烘干；所述碳/碳化硅浆料中碳：碳化硅为5‑15：79‑94质量比；（4）一次熔融渗硅处理将经步骤（3）处理后的碳毡或石墨毡置于真空反应烧结炉中，碳毡或石墨毡下面铺金属硅粒，硅粒用量为碳毡或石墨毡质量的0.3‑0.5倍，在1600‑1800℃温度下进行一次熔融渗硅处理，使已渗入碳毡或石墨毡孔隙中的碳/碳化硅中的碳与硅反应生成碳化硅，一次渗硅时间为0.5‑2h。得烧结体；（5）树脂浸渍和炭化将步骤（4）制得的烧结体浸入液体酚醛树脂中，浸渗时间0.5‑2h，固化得预形成体；浸渍固化后的预形成体在800‑1000℃、惰性气氛保护下碳化处理3.5‑6h，使树脂全部碳化，得半成品；（6）二次熔融渗硅处理将步骤（5）制得的半成品置于真空反应烧结炉中，下面铺金属硅粒，硅粒用量为半成品质量的0.4‑0.6倍，在1600‑1800℃温度下进行二次熔融渗硅处理，二次渗硅时间为2‑5h，使树脂碳化产生的碳与硅全部反应生成碳化硅，得到C/SiC复合材料。