[发明专利]含界面相的硅酸铝纤维增强氧化物陶瓷及其制备方法

摘要

一种含界面相的硅酸铝纤维增强氧化物陶瓷，硅酸铝纤维增强氧化物陶瓷是以莫来石、硅酸铝、氧化铝中的一种或几种的混合物作为基体，以硅酸铝纤维作为增强相，且基体与增强相之间形成有牺牲碳界面相。该硅酸铝纤维增强氧化物陶瓷的制备方法包括制备三维硅酸铝纤维织物，利用化学气相沉积工艺在纤维织物表面制备裂解碳涂层；以氧化物溶胶为先驱体，对纤维织物进行真空浸渍，凝胶化，再经高温陶瓷化后完成一次致密化过程；反复致密化至少10次；最后氧化裂解碳界面相涂层，使硅酸铝纤维和基体间形成间隙，制得产品。本发明产品的室温和高温力学性能优异，具有制备周期短、成本低、适应性广等优点。

主权项

一种含界面相的硅酸铝纤维增强氧化物陶瓷的制备方法，所述硅酸铝纤维增强氧化物陶瓷是以莫来石、硅酸铝、氧化铝中的一种或几种的混合物作为基体，以硅酸铝纤维作为增强相，且所述基体与增强相之间形成有牺牲碳界面相，所述牺牲碳界面相是通过先在三维硅酸铝纤维织物的表面制备裂解碳涂层，然后高温氧化形成，其特征在于：所述制备方法具体包括以下步骤：（1）裂解碳涂层的制备：采用三维正交编织工艺制备硅酸铝纤维织物，利用化学气相沉积工艺在所述硅酸铝纤维织物表面制备裂解碳涂层；步骤（1）中，所述化学气相沉积工艺的工艺条件包括：原料气为丙烯和氩气，沉积温度为900℃～1100℃，沉积压力为1kPa～5kPa，丙烯和氩气流速比为1∶1～1∶3，沉积时间为1h～5h；（2）基体一次致密化：以氧化物溶胶为先驱体，对上述步骤（1）制得的含裂解碳涂层的硅酸铝纤维织物进行真空浸渍，然后进行凝胶化，再经高温陶瓷化后，完成一次致密化过程；步骤（2）中，所述凝胶化是采用干燥方式完成，其工艺过程为：将经真空浸渍后的硅酸铝纤维织物放入烘箱中，以2℃/min～3℃/min的升温速率升温至150℃～200℃，干燥4h～6h，然后自然冷却到室温取出；所述氧化物溶胶包括莫来石溶胶、硅酸铝溶胶、氧化铝溶胶中的一种或几种的混合物；所述高温陶瓷化是采用高温裂解的方式完成，其工艺过程为：将所述凝胶化后的硅酸铝纤维织物放入裂解炉中，在氮气中以5℃/min～10℃/min的升温速率升温至1150℃～1350℃，保温0.5h～2h，自然冷却至100℃以下取出；（3）基体反复致密化：重复上述步骤（2）10‑15次，制得含裂解碳界面相的硅酸铝纤维增强氧化物陶瓷；（4）高温氧化：对上述步骤（3）制得的含裂解碳界面相的硅酸铝纤维增强氧化物陶瓷进行热处理，氧化其中的裂解碳界面相涂层，使硅酸铝纤维和基体间形成间隙，制得含界面相的硅酸铝纤维增强氧化物陶瓷；步骤（4）中，所述热处理是采用高温裂解的方式完成，其工艺过程为：将所述含裂解碳界面相的硅酸铝纤维增强氧化物陶瓷放入裂解炉中，在空气中以5℃/min～10℃/min的升温速率升温至600℃～800℃，保温1h～2h，自然冷却至室温。