兼具优异成型性和良好力学性能的SiC/SiC陶瓷复合材料及制备方法

技术特征：
1.一种兼具优异成型性和良好力学性能的sic/sic陶瓷复合材料，其特征在于：在以多孔sic陶瓷中间体组成的sic基体中，将sic陶瓷填充于多孔sic陶瓷中间体的“纤维丝孔”中，获得多孔sic/sic陶瓷复合材料；所述sic/sic陶瓷复合材料表面平整无缺陷；内部存在以闭孔为主的孔隙；回填形成的“sic纤维”复制了碳纤维的尺寸特征，直径为6～7μm；复合材料结构单元组成纯净，均为sic相。2.根据权利要求1所述兼具优异成型性和良好力学性能的sic/sic陶瓷复合材料，其特征在于：对多孔sic/sic陶瓷复合材料再采用rmi工艺进一步填充复合材料中的“纤维束间孔”，获得致密的sic/sic陶瓷复合材料。3.一种制备权利要求1或2所述兼具优异成型性和良好力学性能的sic/sic陶瓷复合材料的方法，其特征在于步骤如下：步骤1、牺牲模板法制备多孔sic陶瓷中间体：以碳纤维为原材料，利用碳纤维良好的编织性成型成工件预制体，进行cvi sic之后得到近致密化的c
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/sic复合材料；将所得的c
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/sic复合材料置于管式炉中，在干燥空气气氛下进行氧化，除去复合材料中的碳纤维，由此获得多孔sic陶瓷中间体；步骤2、多孔sic陶瓷中间体的pcs浸渍工艺：以液态聚碳硅烷vhpcs和二甲苯的混合溶液为浸渍液，将多孔sic陶瓷中间体置于浸渍液中进行真空浸渍；步骤3、含pcs多孔sic陶瓷中间体的固化交联工艺：将步骤2得到的浸渍后材料置于管式炉中，在氩气气氛下进行pcs的固化交联，工艺为：以2～3℃/min的速率从室温升至t2，再以0.5～1℃/min的速率从t2升至t3，后于t3保温1～3h；其中t2为110～120℃，t3为200～250℃；步骤4、含pcs多孔sic陶瓷中间体的裂解热处理工艺：将固化后材料置于管式炉中，在氩气气氛下进行pcs的裂解，得到多孔sic/sic陶瓷复合材料；pcs的裂解工艺为：以3～5℃/min的速率从室温升至t4，再以5～10℃/min的速率从t4升至裂解温度t5，于t5保温1～3h后，以3～5℃/min的速率从t5升至热处理温度t6，于t6保温2～5h后，再以3～6℃/min的速率降至室温；其中t4为300～350℃，t5为800～900℃，t6为1300～1600℃。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：对步骤4得到的存在“纤维束间孔”sic/sic陶瓷复合材料，借助反应熔体渗透工艺rmi向这些孔隙中填充sic基体，并利用rmi过程中碳硅反应的体积膨胀协同提高复合材料的致密度。5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：所述步骤1进行数次cvi sic之后得到近致密化的c
f
/sic复合材料。6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：所述步骤1的氧化工艺为：以2～5℃/min的速率从室温升至t1，于t1保温40～50小时。其中t1为600～700℃。7.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：所述步骤2浸渍时间为1～1.5h，浸渍压力为-0.095～-0.1mpa。

技术总结
本发明涉及一种兼具优异成型性和良好力学性能的SiC/SiC陶瓷复合材料及制备方法，采用化学气相沉积工艺获得多孔SiC陶瓷中间体；之后采用聚合物浸渍裂解工艺(PIP)在去除碳纤维留下的“纤维丝孔”中回填SiC陶瓷，由此获得多孔SiC/SiC陶瓷复合材料；采用致密化工艺填充获得致密的SiC/SiC陶瓷复合材料，实现材料成型性和力学性能的协同。对浸渍裂解工艺参数的控制，调控浸渍液中PCS与二甲苯的浓度、固化温度和升温速率、裂解温度和升温速率，可实现对碳化硅纤维形态、分布和组分的调控，进而实现对复合材料性能的调控。本发明充分结合了聚合物转化陶瓷法和化学气相沉积法的优势，通过牺牲模板法实现了此种兼具优异成型性和良好力学性能的SiC/SiC陶瓷复合材料的制备。力学性能的SiC/SiC陶瓷复合材料的制备。力学性能的SiC/SiC陶瓷复合材料的制备。


技术研发人员：成来飞 叶昉 李盛豪 李朝晨 张立同
受保护的技术使用者：西北工业大学
技术研发日：2022.03.20
技术公布日：2022/8/4