[发明专利]陶瓷基复合材料的制备方法

说明书

本发明公开了陶瓷基复合材料的制备方法，包括以下步骤：步骤1，对碳纤维预制体进行预处理；步骤2，浆液配制：称取原料碳化硅粉末、高岭土粉末、铝土矿粉末、硅酸钠、二甲基二氯硅烷、二苯基二氯硅烷、增强剂、氧化锌混合成浆料；步骤3，浆液浸渍：将步骤1处理后的碳纤维预制体置于步骤2制备的混合浆料中进行浸渍，然后经热处理、冷却后获得坯体；步骤4，对步骤3之比的坯体进行机械加工；步骤5，对步骤4加工后的坯料进行清洗、干燥处理获得成品。本发明提供了解决上述问题的陶瓷基复合材料的制备方法，大大降低生产成本低，适合于工业化批量生产，且获得的陶瓷基复合材料具有较高的强度和防开裂性能。

技术领域

本发明涉及一种陶瓷新材料，具体涉及一种陶瓷基复合材料的制备方法。

背景技术

陶瓷基复合材料是以陶瓷为基体与各种纤维复合的一类复合材料。陶瓷基体可为氮化硅、碳化硅等高温结构陶瓷。这些先进陶瓷具有耐高温、高强度和刚度、相对重量较轻、抗腐蚀等优异性能，而其致命的弱点是具有脆性，处于应力状态时，会产生裂纹，甚至断裂导致材料失效。随着该材料使用环境的不断扩展，对其性能、可加工性和整体性均提出了新的要求，现有的陶瓷基复合材料生产成本较高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：陶瓷基复合材料一个不足之处在于，在外力作用下，在材料表面或内部微裂纹尖端产生应力集中，裂纹扩展形成表面能以消耗能量，因而裂纹的扩展速度极其迅速，往往在瞬间就使陶瓷材料破坏，本发明提供了解决上述问题的陶瓷基复合材料的制备方法，大大降低生产成本低，适合于工业化批量生产，且获得的陶瓷基复合材料具有较高的强度和防开裂性能。

本发明通过下述技术方案实现：

陶瓷基复合材料的制备方法，包括以下步骤：

步骤1，对碳纤维预制体进行预处理；

步骤2，浆液配制：称取原料碳化硅粉末、高岭土粉末、铝土矿粉末、硅酸钠、二甲基二氯硅烷、二苯基二氯硅烷、增强剂、氧化锌混合成浆料；

步骤3，浆液浸渍：将步骤1处理后的碳纤维预制体置于步骤2制备的混合浆料中进行浸渍，然后经热处理、冷却后获得坯体；

步骤4，对步骤3之比的坯体进行机械加工；

步骤5，对步骤4加工后的坯料进行清洗、干燥处理获得成品。

优选地，所述步骤1中预处理操作为：在温度为50℃温度条件下采用质量分数为40％的硝酸中浸泡6h，然后用去离子水冲洗至中性，干燥至恒重备用。

优选地，所述步骤2中原料碳化硅粉末、高岭土粉末、铝土矿粉末的粒径均为270～325 目。

优选地，所述步骤3中，浸渍的具体步骤为：

步骤(31)，首先在30～33℃温度条件下浸渍3h，然后取出后在60℃温度条件下干燥30h；

步骤(32)，然后继续在50～55℃温度条件下浸渍1.5h，然后取出在90℃温度条件下干燥50h；

步骤(33)，最后在60℃温度条件下浸渍0.5h，取出后在120℃温度条件下干燥至恒重。

优选地，所述步骤3中热处理具体操作为：在惰性气氛中，以15℃/min升温速度升温至 800～900℃，热处理1～1.5h；然后继续以5℃min的升温速度升温至1100～1200℃，热处理 1～1.5h。

优选地，所述制备过程中采用的原料组分按重量份配比为：碳化硅50～70份，高岭土 10～25份，铝土矿8～20份，碳纤维20～35份，硅酸钠5～15份，二甲基二氯硅烷30～45份，二苯基二氯硅烷20～40份，氧化锌6～15份。

优选地，所述碳化硅采用黑碳化硅和绿碳化硅的混合物，所述混合物中黑碳化硅和绿碳化硅的质量比为5：2。