[发明专利]一种含自增韧基体、连续纤维增强的热结构复合材料及其制备方法

摘要

本发明涉及一种含自增韧基体、连续纤维增强的热结构复合材料的制备方法，其中，所述的含自增韧基体、连续纤维增强的热结构复合材料包括基体，基体为多孔莫来石骨架和氧化铝基体；增强体，增强体为三维连续氧化铝纤维织物；其中，多孔莫来石骨架由莫来石溶胶转化成的莫来石粉制备而成，氧化铝基体以Al2Cl(OH)5为前驱体通过浸渍裂解法得到。根据本发明方法制备的含自增韧基体、连续纤维增强的热结构复合材料，力学性能优异、弯曲强度高、高温稳定性好，对于本技术领域的发展，将具有重要的意义。

主权项

一种含自增韧基体、连续纤维增强的热结构复合材料的制备方法，其特征在于，所述热结构复合材料包括：基体，所述基体为多孔莫来石骨架和氧化铝基体，所述基体中，所述多孔莫来石骨架的固含量为60％～80％，所述氧化铝的固含量为20％～40％；增强体，所述增强体为三维连续氧化铝纤维织物，所述氧化铝纤维织物的体积分数为38％～45％，所述氧化铝纤维织物为三维四向结构、三维五向结构、三维六向结构或三维正交结构；其中，所述多孔莫来石骨架由莫来石溶胶转化成的莫来石粉制备而成，所述氧化铝基体以Al2Cl(OH)5为前驱体通过浸渍裂解法得到；所述含自增韧基体、连续纤维增强的热结构复合材料的制备方法包括如下步骤：纤维织物的制备：将氧化铝纤维编织成三维氧化铝纤维织物；纤维织物的预处理：将所述三维氧化铝纤维织物氧化，以去除其表面的胶和杂质；所述氧化过程具体为：以5℃/min～10℃/min的升温速率升温至500℃～600℃并保温1h～2h，然后自然冷却至100℃及以下；双相莫来石溶胶的制备：将氧化铝溶胶和硅溶胶按照质量比为(1:2)～(1:1)的比例混合，并调节pH值为3.0～6.0，以制备密度为1.0g/cm3～2.0g/cm3的双相莫来石溶胶，所述双相莫来石溶胶的粘度为4mpa·s～6mpa·s；浸渍溶胶‑凝胶处理：以所述双相莫来石溶胶为前驱体，对所述三维氧化铝纤维织物进行真空浸渍1h～3h后干燥，然后在80℃～120℃凝胶化处理6h～8h，再在保护气氛下，以5℃/min～10℃/min的升温速率升温至800℃～1100℃，保温1h～2h，然后冷却至室温，以将真空浸渍后的氧化铝纤维织物致密化；先驱体裂解法制备氧化铝基体：以Al2Cl(OH)5溶液为前驱体，对所述莫来石预制体进行真空浸渍6h～8h后在180℃～200℃温度下干燥2h～5h，然后进行致密化处理，以制备含自增韧基体、连续纤维增强的热结构复合材料半成品；其中，所述Al2Cl(OH)5溶液中Al2Cl(OH)5的质量分数为15％～30％；所述致密化处理的过程具体为：在保护气氛下，以5℃/min～10℃/min的升温速率升温至900℃～1100℃并保温2h～3h，然后自然冷却至室温；后续热处理：将所述含自增韧基体、连续纤维增强的热结构复合材料半成品在预设温度下裂解，以制备含自增韧基体、连续纤维增强的热结构复合材料；其中，所述裂解的过程具体为，将所述含自增韧基体、连续纤维增强的热结构复合材料半成品以5℃/min～15℃/min的升温速率升温至1100℃～1300℃并保温1h～3h，然后冷却至室温。