[发明专利]三维纤维预制件增强氧化铝复合材料及其制备方法

权利要求书

1.一种三维纤维预制件增强氧化铝复合材料的制备方法，包括以下步骤：

（1）浸渍：将三维纤维预制件置于Al₂O₃溶胶中，进行真空浸渍，使所述Al₂O₃溶胶填充在三维纤维预制件中；

（2）干燥：将三维纤维预制件取出干燥，以去除Al₂O₃溶胶中的溶剂；

（3）热处理：在惰性气氛保护下进行热处理，得到三维纤维预制件增强氧化铝复合材料中间体；

（4）重复步骤（1）～（3）的浸渍－干燥－热处理过程，直至三维纤维预制件增强氧化铝复合材料中间体相比于上一次浸渍－干燥－热处理过程增重低于1%，得到三维纤维预制件增强氧化铝复合材料；

所述步骤（3）中，所述热处理的温度为1400℃～1800℃；所述热处理的工艺过程为：在惰性气氛保护下，以10℃/min～20℃/min的速率升温至所述热处理温度后，保温0.5h～2h。

2.根据权利要求1所述的三维纤维预制件增强氧化铝复合材料的制备方法，其特征在于，所述Al₂O₃溶胶中的Al₂O₃为非晶态；所述Al₂O₃溶胶的固含量为20 wt%～40wt%；所述Al₂O₃的粒径≤30nm。

3.根据权利要求2所述的三维纤维预制件增强氧化铝复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）中，真空浸渍后还包括在设定压力下进行气压辅助浸渍，使所述Al₂O₃溶胶进一步填充在三维纤维预制件中。

4.根据权利要求3所述的三维纤维预制件增强氧化铝复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）中，所述真空浸渍的工艺条件为：真空度≤500Pa，浸渍时间为4h～8h；所述气压辅助浸渍的工艺条件为：所述设定压力为2MPa～10MPa，浸渍时间为2h～6h。

5.根据权利要求1～4任一项所述的三维纤维预制件增强氧化铝复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤（2）中，干燥温度为100℃～200℃，干燥时间为4h～8h。

6.根据权利要求1～4任一项所述的三维纤维预制件增强氧化铝复合材料的制备方法，其特征在于，在所述步骤（1）之前还包括三维纤维预制件预处理步骤，具体为：将所述三维纤维预制件置于真空或惰性气氛下，以5℃/min～20℃/min的速率升温至1000℃～1800℃并保温1h～4h。

7.一种如权利要求1～6任一项所述的制备方法制得的三维纤维预制件增强氧化铝复合材料，包括三维纤维预制件和氧化铝，其特征在于，所述氧化铝均匀填充于所述三维纤维预制件的孔隙中，所述氧化铝与所述三维纤维预制件物理结合，所述氧化铝为α-Al₂O₃陶瓷，所述三维纤维预制件增强氧化铝复合材料的孔隙率为9%～16%。

8.根据权利要求7所述的三维纤维预制件增强氧化铝复合材料，其特征在于，所述三维纤维预制件为纤维布叠层缝合得到的三维纤维预制件、纤维布与毡交替叠层针刺得到的三维纤维预制件、三维五向编织结构的三维纤维预制件、二维半编织结构的三维纤维预制件、三维四向编织结构的三维纤维预制件中的一种或多种；所述三维纤维预制件中的纤维为碳纤维或碳化硅纤维；所述三维纤维预制件中纤维的体积分数为28%～52%。

9.根据权利要求7或8所述的三维纤维预制件增强氧化铝复合材料，其特征在于，所述三维纤维预制件增强氧化铝复合材料的弯曲强度为120MPa～420MPa，断裂韧性为7MPa·m^1/2～18MPa·m^1/2。