[发明专利]高导热金刚石改性碳化硅陶瓷基复合材料的定向导热通道构筑方法

摘要

本发明涉及一种高导热金刚石改性碳化硅陶瓷基复合材料的定向导热通道构筑方法，步骤为多孔预制体制备、浆料配制、激光打孔、浆料浸渍、树脂固化裂解和液硅渗透。本发明所提供的技术方案能制备出力学性能和热导率良好的SiC‑CMC。而且，采用激光打孔的方法引入三维的热导通路，体现了本方法的微结构和材料性能的可设计性，为发展高热导SiC‑CMC的制备提供了一定的思路和工艺方法。采用这种方法制备的碳化硅陶瓷基复合材料厚度方向的导热率预计能在原有基础上提高10～20倍，表现出良好的热传递效率，能有效的进行热量传输，防止由热量集中导致材料的损伤和失效。

主权项

1.一种高导热金刚石改性碳化硅陶瓷基复合材料的定向导热通道构筑方法，其特征在于步骤如下：步骤1.碳化硅陶瓷基复合材料SiC‑CMC多孔预制体制备：采用化学气相渗透CVI工艺在已经成型的纤维预制体上沉积热解碳PyC或者氮化硼BN界面，其界面的厚度为100～500nm，然后再采用CVI或者前驱体浸渍裂解PIP工艺制备SiC基体，使预制体的密度达到1.3～1.5g/cm³；步骤2.浆料配制：配制体积分数为10～50wt.％的酚醛树脂溶液作为溶剂和主要碳源，接着将体积分数为1～10vol.％的微米级金刚石粉末加入到酚醛树脂溶液中，将混合溶液进行30～60min的磁力搅拌，搅拌完后再进行30～60min的超声分散，最后获得分散均匀的酚醛树脂、金刚石浆料；步骤3.激光开孔：使用飞秒激光加工工艺对步骤1所制备的半致密化的SiC‑CMC的厚度方向引入孔径，孔径大于材料厚度的3/1，其中孔间距大于或等于孔径；开孔后对材料进行超声清洗、烘干后获得具有定向热导通路的多孔SiC‑CMC预制体；步骤4.浆料浸渍：第一步进行真空浸渍：首先将多孔SiC‑CMC预制体放到玻璃干燥皿中，抽真空至器皿内压力为‑0.085～‑0.096MPa，保持15～30min后将预制体浸没到浆料中保持20～40min；第二步进行压力浸渍：将浆料连同预制体放入密闭容器中加压至0.7～0.9MPa，并保持20～40min后取出，将预制体表面擦干并烘干；本步骤进行多次的循环真空浸渍结合压力浸渍；步骤5.固化裂解：将浸渍浆料后的多孔SiC‑CMC预制体放入管式炉中，通入氩气作为保护气体，先在150～200℃进行酚醛树脂的固化，固化时间1～3h；接着在900～1200℃对酚醛树脂进行裂解，裂解时间2～5h；步骤6.液硅渗透：将固化裂解后的多孔SiC‑CMC预制体用Si粉包裹，最外层用石墨纸包扎，之后将包裹有Si粉的预制体放入渗Si炉中在1500～1700℃真空环境下进行液硅渗透10～90min，完成高导热金刚石改性碳化硅陶瓷基复合材料的定向导热通道构筑制备。