一种多尺度增强梯度陶瓷基复合材料燃气舵及其制备方法与流程

技术特征：
1.一种多尺度增强梯度陶瓷基复合材料燃气舵的制备方法，其特征在于步骤如下：步骤1：采用连续碳纤维作为增韧相，并结合燃气舵的设计尺寸制备燃气舵的一级预制体；所述一级预制体中纤维体积含量为30~45%；一级预制体结构为三维编织、铺层缝合、细编穿刺以及2.5d结构中的任意一种；步骤2：采用超声辅助真空浸渍法在一级预制体中碳纤维表面制备石墨烯界面相，得到二级预制体；步骤3：采用定向流动浸渍
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热解工艺对步骤2所得二级预制体进行致密化，并结合化学气相沉积工艺引入碳化硅纳米线，得到基体组分梯度分布的多尺度增强陶瓷基复合材料燃气舵坯体；步骤4：将步骤3所得燃气舵坯体机械加工至燃气舵结构尺寸。2.根据权利要求1所述一种多尺度增强梯度陶瓷基复合材料燃气舵的快速制备方法，其特征在于：步骤2的制备步骤为：将石墨烯置于丙酮中超声分散1~3h，超声功率控制在30~60kw，得到经超声分散的石墨烯/丙酮溶液；将一级预制体置于真空浸渍装置中，抽真空至真空浸渍装置中气压<1pa后，停止抽真空，加入超声分散后的石墨烯/丙酮溶液，并维持0.5~2h，使石墨烯在一级预制体中充分分散；接着将真空浸渍装置内部温度升至50~100℃，保温5~10h后使丙酮充分挥发，得到带有石墨烯界面相的二级预制体。3.根据权利要求2所述一种多尺度增强梯度陶瓷基复合材料燃气舵的制备方法，其特征在于：所述石墨烯/丙酮溶液的浓度为0.01~0.1mg/ml。4.根据权利要求1、2、3任意一项所述一种多尺度增强梯度陶瓷基复合材料燃气舵的快速制备方法，其特征在于：步骤3总共进行四次致密化周期。5.根据权利要求4所述一种多尺度增强梯度陶瓷基复合材料燃气舵的制备方法，其特征在于：单个致密化周期包括定向流动浸渍
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热解整个工艺过程，过程为，将步骤2中的二级预制体置于致密化设备中，致密化设备内腔与二级预制体外表面间隙配合，先抽真空至致密化设备内部压力<1pa，然后注射入浸渍液，使浸渍液充分填充致密化设备内腔空间，并维持浸渍液注射1~2小时后，将装有预制体的致密化设备置于200~400℃环境中，使二级预制体与浸渍液中的先驱体发生交联固化，固化时间为1小时；将浸渍固化后的二级预制体置于高温环境中热解，所述热解工艺为：热解过程中通入氮气作为保护气，升温速率为2~10℃/min，热解温度为1000~1500℃，恒温1~2小时后降温至室温。6.根据权利要求1、2、3、5任意一项所述一种多尺度增强梯度陶瓷基复合材料燃气舵的制备方法，其特征在于：致密化所用浸渍液制备方法为：将有机锆前驱体、聚碳硅烷按照质量比2:1溶于二甲苯溶液中配制质量分数为30%~50%的先驱体溶液，在所得先驱体溶液中添加质量分数为0~40%的mosi2陶瓷粉末并超声分散得到最终浸渍液；其中第一个致密化周期所用浸渍液中mosi2陶瓷粉末质量分数为30~40%，第二个致密化周期所用浸渍液中mosi2陶瓷粉末质量分数为20~30%，第三个致密化周期所用浸渍液中mosi2陶瓷粉末质量分数为10~20%，第四个致密化周期所用浸渍液中无mosi2陶瓷粉末添加；
mosi2陶瓷粉末纯度>99.5%，粒径<2 μm。7.根据权利要求5所述一种多尺度增强梯度陶瓷基复合材料燃气舵的制备方法，其特征在于：所述致密化设备为金属材质，内腔均匀分布有导流槽，致密化设备两端分别有注射口以及排液口，注射口连接注射机，排液口连接浸渍液收集罐，浸渍液收集罐后端连接真空泵；通过调控浸渍过程中注射压力，控制浸渍液在二级预制体中的流速。8.根据权利要求1、2、3、5、7任意一项所述一种多尺度增强梯度陶瓷基复合材料燃气舵的制备方法，其特征在于：步骤3中，在最后一个致密化周期进行前，采用化学气相沉积工艺引入碳化硅纳米线，步骤为：二级预制体经过三个致密化周期后，置于0.05~0.1 mol/l的乙酸钴/乙醇溶液中超声0.5~1h，超声功率控制在30~50 kw，随后在50~100℃下烘干2~5h；烘干后置于化学气相沉积设备中，以三氯甲基硅烷作为沉积气体，氩气为稀释气体，氢气为还原气体制备碳化硅纳米线，沉积温度为800~1200℃，沉积时间为1~5h，沉积压力为500~1500pa，其中所述三氯甲基硅烷流量为50~200g/h，所述氩气流量为100~500 ml/min，所述氢气流量为50~150 ml/min。9.用权利要求1、2、3、5、7任意一项所述方法制备得到的陶瓷基复合材料燃气舵。

技术总结
一种多尺度增强梯度陶瓷基复合材料燃气舵的快速制备方法，制备方法包括：采用连续碳纤维制备出几近无余量陶瓷基复合材料燃气舵一级预制体；在预制体内部纤维表面制备石墨烯界面相得到二级预制体，采用定向流动浸渍


技术研发人员：罗瑞盈 崔光远
受保护的技术使用者：湖北瑞宇空天高新技术有限公司
技术研发日：2021.09.29
技术公布日：2021/12/13