晶须和纤维协同强化陶瓷基复合材料的制备方法

摘要

本发明公开了一种晶须和纤维协同强化陶瓷基复合材料的制备方法，用于解决现有C/SiC复合材料制备方法制备的材料抗弯强度差的技术问题。技术方案是首先采用球磨法将预处理好的晶须均匀分散，然后采用浆料涂刷法将晶须均匀地涂刷到每一层碳纤维布上，自然干燥并叠层，再用碳纤维将叠层穿刺缝合在一起制备成晶须纤维预制体，采用化学气相渗透法在晶须纤维预制体上沉积热解碳界面层，最后沉积SiC基体进行致密化。该方法通过引入的晶须在铺层方向上均匀地分布，利用二元协同增强作用，提高了C/SiC复合材料的强韧性。经测试，相同条件下，C/SiC复合材料弯曲强度由背景技术的235MPa提高到381～466MPa。

主权项

一种晶须和纤维协同强化陶瓷基复合材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：步骤一、首先以体积分数为20％的酒精为溶液，采用超声分散和磁力搅拌的方法分散SiC_w晶须，其中超声30分钟，磁力搅拌2小时，烘干；步骤二、以异丙醇和甲苯为溶剂，经步骤一处理的SiC_w晶须为溶质，磷酸三乙酯作为分散剂球磨10h，制成浆料；SiC_w的晶须体积分数控制在5～15％；步骤三、在制成的浆料中加入聚乙烯醇缩丁醛作为粘结剂、丙三醇作为增塑剂，球磨8h，得到稳定的SiC_w浆料；步骤四、在若干张2D[0°/90°]碳纤维布上涂刷一层步骤三配制好的SiC_w浆料，自然干燥；步骤五、将步骤四中带SiC_w的2D[0°/90°]碳纤维布依次叠层；步骤六、用两块多孔的定型石墨模板将步骤五中的碳纤维布叠层夹紧，采用接力式针刺方法将模板与中间的叠层碳布缝合，得到涂有SiC_w纤维的预制体；步骤七、采用化学气相沉积法在步骤六得到的预制体上沉积热解碳界面层，工艺条件为：沉积温度800～900℃，压力0.2～0.4kPa，丙烯流量25～35ml/min，Ar气流量250～350ml/min，沉积时间40～60h；步骤八、采用CVI沉积SiC基体，工艺条件如下：三氯甲基硅烷为源物质，氩气为稀释气体，氩气流量300～400ml/min，氢气为载气，氢气流量200～350ml/min，氢气和三氯甲基硅烷的摩尔比为10:1，沉积温度为1000～1100℃，沉积时间160～200h；步骤九、拆模后重复步骤八，得到致密的SiC_w‑C/SiC复合材料后，对材料表面进行粗加工，减少闭气孔；步骤十、再重复步骤八，得到SiC_w和连续碳纤维协同强化的SiC基复合材料。