[发明专利]氮化硅纤维增强二氧化硅和氮化硼陶瓷基复合材料及其制备方法和应用

摘要

本发明公开了一种氮化硅纤维增强二氧化硅和氮化硼陶瓷基复合材料及其制备方法和应用，氮化硅纤维增强二氧化硅和氮化硼陶瓷基复合材料包括Si₃N₄纤维预制件、SiO₂陶瓷基体和BN陶瓷基体，SiO₂陶瓷基体和BN陶瓷基体均匀填充于Si₃N₄纤维预制件的空隙中。制备方法包括：(1)将Si₃N₄纤维预制件进行排胶热处理；(2)制备Si₃N_4f/SiO₂复合材料中间体；(3)制备Si₃N_4f/SiO₂‑BN复合材料中间体；(4)除碳处理。该复合材料具有致密度高、耐温性好、承载能力强、且具有优良的介电性能等优点，在高温透波材料领域具有优异的应用价值；该制备方法工艺简单、成本相对低廉、适于工业化生产。

主权项

1.一种氮化硅纤维增强二氧化硅和氮化硼陶瓷基复合材料，其特征在于，包括Si₃N₄纤维预制件、SiO₂陶瓷基体和BN陶瓷基体，所述SiO₂陶瓷基体和BN陶瓷基体均匀填充于Si₃N₄纤维预制件的空隙中，所述氮化硅纤维增强二氧化硅和氮化硼陶瓷基复合材料的制备方法包括以下步骤：/n（1）排胶处理：将Si₃N₄纤维预制件在真空或惰性气氛下进行排胶热处理，使Si₃N₄纤维预制件中的有机胶热解，生成热解碳涂层；/n（2）制备Si₃N_4f/SiO₂复合材料中间体：将经步骤（1）处理的Si₃N₄纤维预制件置于硅溶胶中，进行真空浸渍，使所述硅溶胶填充在Si₃N₄纤维预制件的孔隙中；再移出凝胶干燥；最后在惰性气氛保护下进行烧结，使二氧化硅固体致密化；重复真空浸渍-凝胶干燥-烧结过程，得到Si₃N_4f/SiO₂复合材料中间体；/n（3）制备Si₃N_4f/SiO₂-BN复合材料中间体：将步骤（2）所得的Si₃N_4f/SiO₂复合材料中间体置于BN先驱体中进行真空浸渍，之后在惰性气氛下进行加压交联固化，再在惰性气体保护下进行裂解；重复上述浸渍-交联-裂解过程，得到Si₃N_4f/SiO₂-BN复合材料中间体；/n（4）除碳处理：将步骤（3）所得的Si₃N_4f/SiO₂-BN复合材料中间体在有氧环境下进行除碳热处理，使热解碳涂层与氧反应，生成气体逸出，得到氮化硅纤维增强二氧化硅和氮化硼陶瓷基复合材料。/n