[发明专利]一种含Ti3

说明书

本发明公开了一种含Ti₃SiC₂界面层的SiC_f/SiC复合材料的制备方法，采用磁控溅射的方法对SiC纤维编织件进行沉积Ti₃SiC₂，获得含Ti₃SiC₂界面层的SiC纤维编织件，然后通过树脂浸渍碳化获得SiC_f/C多孔体，再通过气相渗硅获得SiC_f/SiC复合材料；所述磁控溅射为先采用TiC靶进行磁控溅射，在SiC纤维束或SiC纤维编织件表面获得0.1～0.2μm的TiC过镀层，然后再采用TiC靶材与Si靶双靶共溅射获得Ti₃SiC₂，所述Ti₃SiC₂的厚度控制为0.6～1.0μm；本发明首创的采用磁控溅射的方法获得了含Ti₃SiC₂界面层的SiC_f/SiC复合材料，有效降低了沉积温度，避免了纤维的损伤，所得界面层在抗氧化性能方面优于现有技术常用的C、BN等界面层。同时本发明采用非接触式气相渗硅法进行陶瓷化，有效的降低了密度梯度，且可保证100％的合格率。

技术领域

本发明涉及陶瓷基复合材料领域，尤其涉及一种含Ti₃SiC₂界面层的SiCf/SiC 复合材料的制备方法。

背景技术

连续碳化硅纤维增强陶瓷基复合材料(SiC_f/SiC)是这世纪初发展起来的备受重视的一类高温结构材料，与其它材料相比，它具有低密度、耐高温、抗腐蚀、高强度、高模量等优点，随着制备技术的不断提高，其发展十分迅速，主要应用于超高声速飞行器、航空发动机、核聚变反应堆和高温吸波等众多高精尖领域。

在SiC_f/SiC复合材料中，界面层是编织体纤维与基体材料间传递载荷的桥梁，也是制备性能优异的连续SiC纤维增强复合材料的关键因素。在SiC_f/SiC复合材料中，理想的界面层主要有以下几个方面作用。(1)保护SiC纤维，抑制复合材料制备过程中对纤维造成的损伤。(2)调节SiC纤维和SiC基体间的结合强度，使得SiC_f/SiC复合材料断裂过程中纤维拔出、裂纹偏转等能量耗散机制发挥作用，增强复合材料的韧性。

目前最常用的SiC_f/SiC复合材料中的界面层为热解碳(Pyrolytic Carbon,PyC)和六方氮化硼(Hexagonal-BN)，但是在使用中发现，容易被氧化，进而导致复合材料在辐照和氧化环境下的服役稳定性不足。

近年来，一种以Ti₃SiC₂为代表的三元过渡金属化合物MAX相受到广泛关注(M：过渡族金属元素；A：主族元素；X为C或者N；n＝1～3)。MAX相的晶体结构为六方层状结构，MX片层与A原子层在c轴方向上交替堆叠，其独特的晶体结构赋予了它特殊的化学键特征，从而使得这一类陶瓷材料兼顾了金属材料以及陶瓷材料的优异特性，一方面，具有像金属一样良好的导热/电性能以及在高温下优异的抗热震性能和塑性。另一方面，也集结了陶瓷的高熔点、高硬度等特征。不同于一般碳化物，其可加工性，有利于在工程上大批量应用，这就使得MAX相陶瓷拥有广阔的应用前景。不仅可以单独使用，在复合材料中作为增强增韧体也具有十分重要的影响。。但是目前尚无在纤维表面Ti₃SiC₂界面层的相关报道。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种含Ti₃SiC₂界面层的SiC_f/SiC复合材料的制备方法。