[发明专利]氮化硼纤维毡及其制备方法

说明书

本发明属于陶瓷纤维材料技术领域，具体涉及一种氮化硼纤维毡及其制备方法。所述的氮化硼纤维毡以体积分数计，原料如下：氮化硼纤维棉毡50～100％；掺杂陶瓷纤维棉毡0～50％；连续陶瓷纤维增强网格0～50％。本发明通过改变三种原料的体积分数，交替叠加、逐层针刺制备出体积密度0.1～0.5g/cm³的氮化硼纤维针刺毡预制体，能够作为超高温抗烧蚀材料、高温透波材料的增强体，也能够作为高温防热材料、高温过滤材料使用；所述制备方法工艺简单，成分及结构可控，易于实现规模化生产，为航空、航天、武器装备领域超高温抗烧蚀、透波、防热等材料的制备提供了一种优异的预制体成型方法。

技术领域

本发明属于陶瓷纤维材料技术领域，具体涉及一种氮化硼纤维毡及其制备方法。

背景技术

纤维增强陶瓷基复合材料具有韧性好、抗热震性好、抗烧蚀性能优异等特点，广泛应用于航空、航天、电子、核工业及武器装备等使用条件异常苛刻的尖端技术领域。目前能够基本满足要求并得到应用的主要是SiO₂f/SiO₂、Cf/C及Cf/SiC等复合材料。但是，随着经济和科学技术的不断发展，人们对具有更加优异性能的材料需求越来越高。相比之下，氮化硼纤维具有耐高温、耐化学腐蚀、介电性能优良、电绝缘性好、导热性好等优良特性，抗氧化温度比碳纤维和硼纤维还要高，可在900℃以下的氧化气氛中长期使用，且在2000℃以内的惰性气氛中晶粒不会长大，强度也不会下降。氮化硼纤维增强陶瓷基复合材料有望克服纤维增强复合材料的缺陷，获得优良的常温和高温力、热、电综合性能，以解决实际应用需求。

目前，由于氮化硼纤维制备技术的复杂性限制了其工业化大规模生产，国内只有极少数单位进行相关课题研究，而且几乎都是处于实验室探索阶段，导致氮化硼纤维预制体成型技术的研究报道少之又少。同时，由于氮化硼纤维特殊结构及生产工艺所具有的区别与其他陶瓷纤维的一些特性，导致其他陶瓷纤维预制体成型技术无法直接运用于氮化硼纤维预制体制备，因此限制了氮化硼纤维增强陶瓷基复合材料的广泛应用。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种氮化硼纤维毡，能够作为超高温抗烧蚀材料、高温透波材料的增强体，也能够作为高温防热材料、高温过滤材料使用；本发明同时提供其制备方法，工艺简单，参数可控，易于实现规模化生产。

本发明所述的氮化硼纤维毡，以体积分数计，原料如下：

氮化硼纤维棉毡 50～100％；

掺杂陶瓷纤维棉毡 0～50％；

连续陶瓷纤维增强网格 0～50％。

所述的氮化硼纤维毡，以体积分数计，优选为原料如下：

氮化硼纤维棉毡 60～90％；

掺杂陶瓷纤维棉毡 5～30％；

连续陶瓷纤维增强网格 5～30％。

所述的氮化硼纤维毡的制备方法，包括如下步骤：

(1)氮化硼纤维棉毡的制备：将氮化硼纤维短切、梳理，得到氮化硼纤维棉毡；

(2)掺杂陶瓷纤维棉毡的制备：将掺杂陶瓷纤维短切、梳理，得到掺杂陶瓷纤维棉毡；

(3)连续陶瓷纤维增强网格的制备：将连续陶瓷增强纤维根据设计要求进行多角度铺设，得连续陶瓷纤维增强网格；

(4)纤维毡的针刺：将氮化硼纤维棉毡、掺杂陶瓷纤维棉毡、连续陶瓷纤维增强网格逐层铺设，采用针刺工艺制备成三维针刺毡预制体。

其中：

步骤(1)中，所述的氮化硼纤维长度为30～110mm，直径为5～15μm。