[发明专利]一种含弹性结构界面的氧化物/氧化物陶瓷基复合材料的制备方法

说明书

本发明涉及一种陶瓷基复合材料的制备方法，具体涉及一种含弹性结构界面的氧化物/氧化物陶瓷基复合材料的制备方法，以解决现有技术中存在的含间隙型界面氧化物/氧化物陶瓷基复合材料强度较低、韧性不足的问题。采用的技术方案包括制备弹性结构界面溶液、制备含纳米线及热解碳界面的氧化物纤维预制体、基体浸渗与烧结、氧化，最终得到含弹性结构界面的氧化物/氧化物陶瓷基复合材料。该制备方法可根据部件需要，通过调节SiC纳米线含量和间隙界面厚度，灵活调整间隙界面的结构，在基本提高材料断裂韧性的同时，有效增强间隙型界面复合材料的强度，使间隙型界面的氧化物/氧化物陶瓷基复合材料更好的应用于耐压结构件。

技术领域

本发明涉及一种陶瓷基复合材料的制备方法，具体涉及一种含弹性结构界面的氧化物/氧化物陶瓷基复合材料的制备方法。

背景技术

氧化物/氧化物陶瓷基复合材料的增强体纤维和基体都为氧化物，而氧化物具有高的扩散系数，很容易扩散形成强界面结合。间隙型界面是氧化物/氧化物陶瓷基复合材料的一种较为常用的界面，旨在纤维与基体之间留下一层间隙，实现纤维与基体弱结合，达到复合材料韧化的目的。

间隙界面的制备原理是，采用化学气相沉积法或者有机先驱体浸渗热解法在纤维表面上沉积一层热解碳，然后在真空或保护性气氛下进行基体浸渗与烧结，最后，在空气中氧化除去纤维和基体之间的碳层，从而在纤维和基体之间留下一层间隙，形成间隙型界面。但是，这种间隙界面很难将载荷从基体传递到纤维，在一定程度上牺牲了复合材料的强度和模量，而且纤维很容易从断裂的基体中拔出，相应的拔出长度较长，韧化作用极为有限，所以带有间隙型界面的氧化物/氧化物陶瓷基复合材料很少作为承受载荷的结构件。因此，在间隙界面处实现基体到界面的载荷传递，同时提高材料韧性成为制备强韧性氧化物/氧化物陶瓷基复合材料的关键。

发明内容

为了解决现有技术中存在的含间隙型界面氧化物/氧化物陶瓷基复合材料压缩强度较低、韧性不足的问题，本发明提供了一种含弹性结构界面的氧化物/氧化物陶瓷基复合材料的制备方法。

本发明所采用的技术方案是：

一种含弹性结构界面的氧化物/氧化物陶瓷基复合材料的制备方法，其特殊之处在于，包括以下步骤：

1)制备弹性结构界面溶液

1.1)配制浓度为2-10wt.％的聚乙烯醇溶液；

1.2)将SiC纳米线混入到聚乙烯醇溶液中，混入过程中同时进行磁力搅拌，搅拌至SiC纳米线在聚乙烯醇溶液中的浓度为5-15wt.％；

1.3)将步骤1.2制备的溶液球磨0.5-1小时，得弹性结构界面溶液；

2)制备含纳米线热解碳界面的氧化物纤维预制体

2.1)将氧化物纤维布浸渍在步骤1所配制的弹性结构界面溶液中0.5-1小时；

2.2)浸渍完成后，将所述氧化物纤维布层叠铺在模具中并固定，然后在真空或惰性气氛条件下进行界面固化和热解，使氧化物纤维表面形成含纳米线热解碳界面；

2.3)重复步骤2.1-2.2至热解碳界面厚度为150-200nm，得含纳米线热解碳界面的氧化物纤维预制体；

3)基体浸渗与烧结

3.1)将步骤2制得的氧化物纤维预制体浸渗于金属氧化物溶胶中0.5-1小时；

3.2)浸渗完成后，将所述氧化物纤维预制体置于真空或惰性气氛条件下烧结，烧结温度为800-1200℃；

3.3)重复步骤3.1-3.2至氧化物纤维预制体增重率低于2％，得复合材料坯体；

4)氧化