[发明专利]一种陶瓷纤维增韧CVD碳化硅复合材料及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种陶瓷纤维增韧CVD碳化硅复合材料；其特征在于：所述陶瓷纤维增韧CVD碳化硅复合材料以C/SiC复合材料作为基底，在基底上原位生成有SiC纤维，在原位生成的SiC纤维周边沉积有SiC，构成有SiC纤维增韧的SiC层；所述有SiC纤维增韧的SiC层中还设有金属M和/或金属M的碳化物和/或金属M的硅化物；所述M为镍；

所述复合材料通过下述步骤制备：

步骤一

对脱胶后的C纤维预制体进行热解碳沉积；得到沉积有热解碳的预制体；

步骤二

对步骤一所得沉积有热解碳的预制体进行熔硅浸渗，得到C/SiC 复合材料；所述C/SiC复合材料的密度为1.80-2.0 g/cm³，开孔率为5%-7%；

步骤三

在步骤二所得C/SiC复合材料上施镀；得到含有金属M的C/SiC 复合材料；所述金属M中含有纳米颗粒；

步骤三中； M为镍，其通过电镀方式进行镀镍，镀镍时所用溶液中，镍源为硫酸镍，硫酸镍的浓度为10％～15％；电镀时控制电流为10～15A、电压30～50V、镀液的温度为30～40℃、时间为5～60s；得到粒径为0.01-0.5μm的纳米镍；

步骤四

将含有金属M的C/SiC 复合材料清洗烘干后放入气相沉积炉中，持续通入气态硅源、载气、稀释气体、保护气体，并控制炉内气压为500～700Pa，在900-1100℃温度下进行化学气相沉积至少2小时，得到表面均匀分布有SiC纳米纤维的C/SiC；所述气态硅源选自三氯甲基硅烷、四甲基硅烷、二氯甲基硅烷中的至少一种；

步骤五

将步骤四制备的表面均匀分布有SiC纳米纤维的C/SiC复合材料放入沉积炉中，通入气态硅源、稀释气体、载气、保护气体，并控制炉内气压为3000-5000pa，在950～1300℃进行化学气相沉积，得到所述陶瓷纤维增韧CVD碳化硅复合材料，所述气态硅源选自三氯甲基硅烷、四甲基硅烷、二氯甲基硅烷中的至少一种。

2.根据权利要求1所述的一种陶瓷纤维增韧CVD碳化硅复合材料；其特征在于：在原位生成的SiC纤维周边通过CVD气相沉积生成SiC；构成所述SiC层。

3.根据权利要求2所述的一种陶瓷纤维增韧CVD碳化硅复合材料；其特征在于： CVD气相沉积生成的SiC中有部分和基底直接接触。

4.根据权利要求1所述的一种陶瓷纤维增韧CVD碳化硅复合材料；其特征在于；步骤一中所述脱胶后的C纤维预制体是通过下述方法制备的：

以碳质平纹布与碳质网胎为原料，采用1x+1y方式连续针刺的方式编织成密度为0.60～0.70g/cm³的炭纤维毡；然后然设计尺寸切割，得到炭纤维预制体；接着在保护气氛下，对炭纤维预制体进行脱胶处理；得到脱胶后的C纤维预制体；脱胶处理时，控制温度为750-850℃；时间为0.5～1.5小时。

5.根据权利要求4所述的一种陶瓷纤维增韧CVD碳化硅复合材料；其特征在于；

所述碳质平纹布为12K碳纤维平纹布；

所述碳质网胎的材质为12K碳纤维网胎。

6.根据权利要求1所述的一种陶瓷纤维增韧CVD碳化硅复合材料；其特征在于：

步骤一中，将密度为0.5-0.8 g/cm³的脱胶后的C纤维预制体置于沉积炉内进行热解碳沉积；直至得到沉积有热解碳的预制体；所述沉积有热解碳的预制体的密度为1.2-1.35g/cm³；

步骤二中，将步骤一所得沉积有热解碳的预制体包埋在硅粉中，在1400-1800℃下进行渗硅；获得C/SiC 复合材料；所述硅粉与沉积有热解碳的预制体的质量比为1.05～1.20：1；所述硅粉的纯度≥99.0%、粒度为0.01～0.1mm；渗硅的时间为0.2～1.0小时；

步骤三中，对步骤二所得C/SiC复合材料进行表面抛磨后，在做喷砂处理；对进行过表面喷砂处理后的C/SiC复合材料进行电镀M 5-60 s；得到表面均匀分布有纳米M的C/SiC 复合材料；所述M为Ni。