[发明专利]一种含抗氧化弱化界面的氧化物纤维/氧化物陶瓷基复合材料的制备方法

说明书

为了解决现有氧化物纤维/氧化物陶瓷基复合材料中界面相在高温氧化或含氧环境下极易被氧化而失效的问题，本发明提供了一种含抗氧化弱化界面的氧化物纤维/氧化物陶瓷基复合材料的制备方法。该制备方法包括氧化物纤维预制体成型及预处理、纳米片状氧化铝界面的预制、氧化物基体的浸渗与烧结；其中，采用水热法制取片状γ‑AlOOH，经高温处理形成纳米片状α‑Al₂O₃，然后用氧化物纤维预制体浸渗纳米片状α‑Al₂O₃浆料并高温热处理使其附着在氧化物纤维预制体上形成界面层，通过控制浆料黏度和浸渗次数进而调节界面层厚度，实现纤维预制体与界面、界面与基体的弱结合，起到扩展裂纹偏折路径的作用，该界面具有优异的高温抗氧化性。

技术领域

本发明属于陶瓷基复合材料制备技术领域，涉及一种含抗氧化弱化界面相的氧化物纤维/氧化物复合材料及其制备方法。

背景技术

陶瓷基复合材料，尤其是连续纤维增强陶瓷基复合材料中，界面相是其发挥韧性的关键微结构，可避免纤维与基体直接接触带来的损伤，更重要的是裂纹在界面层可沿纤维表面偏折，大大增加裂纹扩展路径。

在非氧化物连续纤维增强陶瓷基复合材料中，如C/SiC，SiC/SiC等，最理想的界面结构为层状石墨结构，为降低其制备成本，工业上一般采用高温热处理的热解碳代替层状石墨，高温热处理的热解碳为乱层堆积结构，长程无序，虽结晶性远低于石墨，但各个局部微区域具有理想层状结构，热解碳界面厚度在150nm～200nm之间，韧化效果显著。中国专利文献CN106747555B中，将热解碳界面相应用于氧化物纤维/氧化物陶瓷基复合材料中；然而若在高温氧化或含氧环境下，这种界面相极易被氧化而失效，这就需要开发新的类似结构的抗氧化的界面相。

发明内容

为了解决现有氧化物纤维/氧化物陶瓷基复合材料中界面相在高温氧化或含氧环境下极易被氧化而失效的问题，本发明提供了一种含抗氧化弱化界面的氧化物纤维/氧化物陶瓷基复合材料的制备方法。

为实现上述目的，本发明所提供的技术解决方案是：

一种含抗氧化弱化界面的氧化物纤维/氧化物陶瓷基复合材料的制备方法，其特征在于，包含以下步骤：

1)氧化物纤维预制体成型，并在500℃～600℃空气气氛下进行预处理，增大氧化物纤维预制体表面的粗糙度，便于后续的纳米片状氧化铝附着。

2)纳米片状氧化铝界面的预制

2.1)将碱性水合铝盐置于水热环境中反应，抽滤提纯得到纳米片状γ-AlOOH；

2.2)对所述纳米片状γ-AlOOH进行高温热处理，形成纳米片状α-Al₂O₃，然后将所述纳米片状α-Al₂O₃加入到低粘度羟甲基纤维素溶液中，搅拌均匀形成粘度为10mpa·s～15mpa·s的纳米片状α-Al₂O₃浆料；

2.3)用所述纳米片状α-Al₂O₃浆料浸渗步骤1)中预处理后的氧化物纤维预制体，并进行高温热处理，得到含有纳米片状α-Al₂O₃预制界面的预制体；

3)氧化物基体的浸渗与烧结。

进一步地，步骤2.1)的具体步骤为：

2.1.1)将NaOH或氨水滴入AlCl₃·6H₂O或Al₂(SO₄)₃·18H₂O中，使pH控制在7～10，得到含大量絮状物的悬浮液；