[发明专利]一种SiC纳米线改性C/C复合材料的制备方法

摘要

本发明公开了一种SiC纳米线改性C/C复合材料的制备方法，利用聚碳硅烷、二茂铁、二甲苯的混合溶液真空浸渗-碳纤维预制体-原位反应法向碳纤维预制体中引入SiC纳米线，再采用化学气相沉积热解炭得到SiC纳米线改性C/C复合材料。具体工程为：将碳纤维预制体清洗后烘干备用；配制聚碳硅烷、二茂铁、二甲苯的混合溶液，在真空环境下将混合溶液渗入碳纤维预制体，经烘干、高温热处理获得含SiC纳米线的碳纤维预制体；将所制备的含SiC纳米线的碳纤维预制体沉积热解炭得到SiC纳米线改性C/C复合材料试样。本发明利用SiC纳米线的增强增韧机制，提高材料的力学性能。与相同工艺下的未加SiC纳米线的C/C复合材料相比，加入SiC纳米线后，C/C复合材料的三点弯曲强度提高了9%～20%。

主权项

一种SiC纳米线改性C/C复合材料的制备方法，其特征在于步骤如下：步骤1：将碳纤维预制体用无水乙醇清洗10～30min后，放入烘箱内烘干备用；烘干温度为60～85℃；步骤2、在碳纤维预制体中引入SiC纳米线，具体过程为：1）制备SiC纳米线先驱体浸渍溶液：分别称取45～60wt.%的聚碳硅烷，35～55wt.%的二甲苯和2～10wt.%的二茂铁；混合并置于超声池中超声震荡5～8h，制备得到SiC纳米线的先驱体浸渍溶液；2）真空浸渍：将碳纤维预制体放入浸渍罐中，抽真空至‑0.08～‑0.10Mpa，抽真空5～10min；将先驱体浸渍溶液加入浸渍罐中，直至碳纤维预制体完全淹没，真空浸渍30～90min后取出浸渍的碳纤维预制体并烘干，烘干温度为60～85℃，烘干后得到真空浸渍后的碳纤维预制体；3）热处理；将浸渍后的碳纤维预制体在氩气炉中进行热处理，其中氩气流量为400～600ml/min；以2～5℃/min升温速度升温到1300～1700℃，保温2～5h；随炉冷却至室温，实现向碳纤维预制体中引入SiC纳米线；步骤3：沉积热解炭：将得到的含SiC纳米线的碳纤维预制体夹装于热梯度化学气相沉积炉的两个电极间，抽真空至‑0.09～‑0.10MPa并向热梯度化学气相沉积炉内通入甲烷体积含量≥98.0%的天然气；当热梯度化学气相沉积炉内压力达到101kPa时，设定天然气流量为0.6～1m3/h，并以5～10℃/min的升温速率升温至所述含SiC纳米线的碳纤维预制体中心温度达到900～1050℃，并在该温度下进行最终致密化；该致密化过程中，含SiC纳米线的碳纤维预制体由中心至表面的温度梯度为5～20℃/mm；当沉积时间达到80～120h时，试样以2～5℃/min的速率降温至600℃，断电降温至室温，得到密度≥1.70g/cm3的SiC纳米线改性C/C复合材料。