[发明专利]一种用Ti3Si(Al)C2改性热结构复合材料的方法

摘要

本发明提供了一种用Ti₃Si(Al)C₂改性热结构复合材料的方法，采用浆料浸渗的方法将Ti、TiC、SiC、Al颗粒引入到多孔的C/SiC预制体中，利用Al的催化及固溶作用原位生成Ti₃SiC₂，Ti₃SiC₂的引入有助于提高基体的损伤容限，提高复合材料抵抗裂纹扩展的能力。同时Al能够固溶进入Ti₃SiC₂的晶格形成Ti₃Si(Al)C₂，Ti₃Si(Al)C₂相比于Ti₃SiC₂具有更好的抗氧化性能，而且该方法有助于降低渗透温度和减小所制备的复合材料内部的残余热应力，并且进一步提高基体的损伤容限，由于在C/SiC复合材料内原位生成了Ti₃SiC₂和Ti₃Si(Al)C₂相，使改性后的C/SiC复合材料弯曲强度提高到823±33MPa断裂韧性提高到33.4±0.9MPa·m^1/2，热扩散率提高两倍多，在1000～1200℃下能够表现出良好的抗氧化性能。

主权项

1.一种用Ti3Si(Al)C2改性热结构复合材料的方法，其特征在于，包括：取C/SiC预制体，并对预制体进行1700℃以上热处理；以Ti粉、SiC粉和TiC粉为原料，Al粉为合成促进剂，按Ti：SiC：TiC：Al＝(4.00～4.05)：(2.05～2.15)：(1.00～1.05)：(0.40～0.55)的摩尔比进行配料；将上述配料干磨、湿磨、干燥、过筛后得到预处理好的混合粉末；将预处理好的所述混合粉末加入蒸馏水中，并加入羧甲基纤维素钠，搅拌均匀制成浆料；采用真空浸渗结合压力浸渗将所述浆料中的Ti、TiC、SiC和Al颗粒引入到C/SiC预制体中，重复浸渗3～4次得到C/SiC-Ti-TiC-SiC-Al预制体；将C/SiC-Ti-TiC-SiC-Al预制体放入到真空炉中，以15～20℃每分钟的升温速率将炉温升到1350～1400℃，在真空度为1×10-3～1×10-2Pa的条件下，保温时间3～4分钟，制得C/SiC-Ti3Si(Al)C2复合材料；将所述C/SiC-Ti3Si(Al)C2复合材料进行CVI沉积SiC，制得致密C/SiC-Ti3Si(Al)C2复合材料；其中，所述浆料压力浸渗操作后制得的C/SiC-Ti-TiC-SiC-Al预制体的密度为1.95～2.25g/cm3；所述CVI沉积SiC操作后制得的致密C/SiC-Ti3Si(Al)C2复合材料的密度为2.35～2.45g/cm3。