[发明专利]碳纤维/纳米纤维协同强韧陶瓷基复合材料及其制备方法

摘要

本发明涉及一种碳纤维/纳米纤维协同强韧陶瓷基复合材料及其制备方法，该制备方法借助上浆工艺将碳纳米管、SiC纳米线引入碳纤维，经纺织成型手段织造出多尺度预制体,通过化学气相渗透法、反应熔渗法、先躯体浸渍裂解法等工艺陶瓷基体致密化，制备出碳纤维/纳米纤维协同强韧陶瓷基复合材料；本发明提供的制备方法使碳纤维/碳纳米管/SiC纳米线的多尺度结构充分发挥尺度效应，协同强韧陶瓷基复合材料，借助浆纱工艺制备多尺度预制体，在不损伤碳纤维本身性能的前提下，满足大型、异型结构件的量产，解决了多种纳米纤维同时引入的技术问题，且实现了对掺杂纳米纤维含量、分布的控制，具有设备简单、工艺操控易、成本低的优点，利于大规模工业化生产。

主权项

1.一种碳纤维/纳米纤维协同强韧陶瓷基复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)碳纤维上浆前处理：前处理工作液为乙醇和水的混合溶液，前处理工作液置于浆料槽中，通过浆纱机，经风箱烘干，卷绕，制得呈压扁状的碳纤维束；(2)浆液制备：在蒸馏水中分别加入纳米纤维、异丙醇、氧化淀粉、聚乙烯醇、油脂，异丙醇与纳米纤维的固体质量比为5:1～20:3，所述纳米纤维包括碳纳米管、SiC纳米线中的一种或两种组合，混合超声分散均匀，制得浆液；(3)碳纤维上浆：将步骤(1)中制得的碳纤维束穿过浆纱机，将步骤(2)中制得的浆液置于浆料槽中，打开风箱，通过浆纱机上浆，烘干卷绕备用；(4)碳纤维后处理：对步骤(3)中制得的碳纤维进行微加捻处理，捻度为1～10捻/米；(5)根据需要选择重复步骤(3)与步骤(4)2～10次；(6)多尺度预制体制备：将步骤(5)制得碳纤维通过织机进行织造，制得多尺度预制体；(7)复合材料制备：将步骤(6)制得的多尺度预制体进行陶瓷基体致密化，制得碳纤维/纳米纤维协同强韧陶瓷基复合材料。