[发明专利]高体积分数短纤维增强准各向同性SiCf/SiC复合材料的制备方法

摘要

本发明涉及一种高体积分数短纤维增强准各向同性SiC_f/SiC复合材料的制备方法，1.对短纤维浆料进行超声分散，然后采用真空抽滤制得低体积分数短纤维预制体；2.制备氮化硼(BN)界面；3.将沉有界面的低体积分数SiC短纤维预制体浸渍聚碳硅烷溶液，真空条件下交联固化至半固体状态，然后加压固化得到高体积分数准各向同性SiC短纤维预制体；4.将纤维预制体中固化的聚碳硅烷裂解为SiC后，采用化学气相渗透法或先驱体浸渍裂解法在含有界面的SiC短纤维预制体中制备SiC陶瓷基体，并进行致密化得到SiC_f/SiC复合材料。该复合材料可作为航空航天领域中承受复杂应力部件的候选材料，其具有准各向同性、增强体体积分数高、各结构单元可设计性强等特点。

主权项

1.一种高体积分数短纤维增强准各向同性SiC_f/SiC复合材料的制备方法，其特征在于步骤如下：步骤1.SiC短纤维的预处理：将长度为1～20mm的SiC短纤维束在丙酮中浸泡24～48h去除纤维表面胶。除胶后将SiC短纤维束置于真空干燥箱干燥，干燥温度为60～100℃，干燥时间为12～24h；步骤2.SiC短纤维浆料的制备：以SiC短纤维与去离子水的质量比为1～3︰100，加入质量分数为0.5～5％的分散剂配制成短纤维浆料，置于超声波分散机中超声分散SiC短纤维6～12h；步骤3.SiC短纤维预制体的预成型：将分散后的SiC短纤维浆料倒入抽滤装置中，打开循环水真空泵，将抽滤瓶内部压力抽至0.09MPa；将抽滤得到的预成型SiC短纤维预制体放入真空干燥箱中干燥，干燥温度为80～100℃，干燥时间为12～24h；步骤4.氮化硼BN界面相的制备：采用化学气相渗透法或浸渍‑涂敷法步骤3得到的预成型SiC短纤维预制体中制备氮化硼BN界面；步骤5.聚碳硅烷的交联固化：以聚碳硅烷与二甲苯以1︰0.5～10的比例配制成先驱体浸渍溶液，在真空条件下将先驱体溶液浸渍到步骤4含有氮化硼界面的SiC短纤维预制体中，在真空度0.09MPa，浸渍时间为10min～1h；再置于真空干燥箱中进行交联固化，固化温度为60～120℃，固化时间为0.5～3h；步骤6.加压固化：将步骤5得到的半固化SiC短纤维预制体放入石墨模具中，使用平板硫化机进行加压固化，所加压力为1～20MPa，固化温度为100～200℃，固化时间为0.5～3h；步骤7.聚碳硅烷的裂解：将固化完全的SiC短纤维预制体放入真空管式炉中裂解，炉内真空度为0.09MPa，通入氩气作为保护气氛，裂解过程升温速率为3～10℃/min，裂解温度为800～1200℃，保温时间为1～3h，以3～10℃/min降温至600℃后，随炉冷却；步骤8.基体的致密化：在步骤7得到的含少量SiC基体的SiC_f/SiC复合材料中继续制备SiC基体至致密化，制备方法为化学气相渗透法或先驱体浸渍裂解法；步骤9：根据实际需求将步骤8得到的材料加工成所需构件形状，采用化学气相沉积法在步骤9得到的复合材料上制备连续致密的SiC涂层。