[发明专利]碳纤维增韧碳化硅复合材料板及其制备方法与应用

摘要

本发明涉及碳纤维增韧碳化硅复合材料板及其制备方法与应用，采用碳纤维表面除胶与活化、3D纤维编织、表面热解碳沉积、浸渍胶体制备、浸渍与裂解、反应烧结等步骤制备得到碳纤维增韧碳化硅复合材料板。与现有技术相比，本发明通过将长碳纤维进行3D编织，引入Z向纤维克服了2D复合材料层间性能低的缺点，提高了厚度方向的力学性能；通过气相沉积在碳纤维表面形成热解碳作为复合材料界面，热解炭界面层被用来传递整个材料的受力以及其他信息，起到“桥梁”与“纽带”的作用；在浸渍胶液中加入短碳纤维，提高复合材料界面的结合力，使得复合材料的强度更高。

主权项

一种碳纤维增韧碳化硅复合材料板的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)碳纤维表面除胶与活化：连续碳纤维依次采用去离子水超声清洗、浓硝酸浸泡处理以及浓硝酸超声清洗；(2)3D纤维体编织：对除胶与活化处理后的连续碳纤维进行3D编织，得到3D碳纤维编织体；(3)表面热解碳沉积：将3D碳纤维编织体放入沉积炉中进行气相沉积，得到沉积完成的编织体；(4)浸渍胶液制备：以聚碳硅烷、二乙烯基苯、四氢呋喃及已进行表面热解碳沉积的短碳纤维为主要成分制备浸渍胶；(5)浸渍与裂解：将3D碳纤维编织体在浸渍胶中浸渍后，升温固化，再高温裂解，制得复合材料板坯体；(6)反应烧结：在复合材料板坯体表面涂覆过量的硅粉，然后进行烧结，得到碳纤维增韧碳化硅复合材料板；步骤(4)中，聚碳硅烷、二乙烯基苯、四氢呋喃及已进行表面热解碳沉积的短碳纤维质量配比为1:0.1:1:(0.9‑1.1)，步骤(4)中，所述的短碳纤维采用与步骤(3)相同的热解碳沉积工艺处理。