[发明专利]一种添加石墨烯的SiCf

说明书

本发明属于SiC_f/SiC复合材料制备技术领域，具体涉及一种添加石墨烯的SiC_f/SiC复合材料制备方法。将石墨烯溶液和碳化硅陶瓷先驱体进行混合，机械搅拌后超声分散，得到含石墨烯的陶瓷先驱体溶液；将碳化硅纤维预制件放入沉积炉进行热解碳界面层沉积，通入Ar和C₃H₆的混合气，得到带热解碳界面层的碳化硅纤维预制件；将带界面层的预制件浸入到含石墨烯的陶瓷先驱体溶液中，放到压力浸渍炉中；抽真空后，充入氩气浸渍；排出含石墨烯的陶瓷先驱体溶液后，通入氩气，升温保温后随炉冷却降至室温，完成固化；将炉内压力抽真空，升温保温，继续升温保温，随炉冷却；将预制件取出后，完成致密化处理，得到带有石墨烯增强的SiC_f/SiC复合材料。本发明提高材料的力学性能和导热性。

技术领域

本发明属于SiC_f/SiC复合材料制备技术领域，具体涉及一种添加石墨烯的 SiC_f/SiC复合材料制备方法。

背景技术

SiCf/SiC复合材料结合了高性能SiC纤维和SiC基体各自的优势，具有高强度、低密度、耐高温、低化学活性等特点，是一种非常具有希望的高温结构材料，在国防、航空航天、能源等领域有着非常广阔的应用前景。但是SiCf/SiC 复合材料也存在基体较脆、导热性差等问题。因此必须对传统的SiCf/SiC复合材料进行优化。

石墨烯是一种由碳原子以sp2杂化轨道组成六角形呈蜂窝晶格的二维碳纳米材料。除了σ键与其他碳原子链接成六角环的蜂窝式层状结构外，每个碳原子的垂直于层平面的PZ轨道可以形成贯穿全层的多原子的大π键，具有优良的导热性能。石墨烯是已知强度最高的材料之一，同时还具有很好的韧性，且可以弯曲。因此设计将石墨烯添加到SiCf/SiC复合材料，可以提高SiC基体的致密度和韧性，，提高SiCf/SiC复合材料的强度和导热性。

目前石墨烯添加到陶瓷的主要方式是机械加入法，但该方式添加的石墨烯分散难度大，易团聚，得到的材料均匀性差，对提高材料的整体性能存在一定的难点。

发明内容

本发明的目的在于提供一种添加石墨烯的SiC_f/SiC复合材料制备方法，通过将石墨烯配置到碳化硅陶瓷先驱体溶液中，然后通过先驱体浸渍裂解工艺得到石墨烯增强的SiCf/SiC复合材料，可以有效解决石墨烯难以在纤维预制件分散的问题，提高材料的力学性能和导热性。

为达到上述目的，本发明所采取的技术方案为：

一种添加石墨烯的SiC_f/SiC复合材料制备方法，

步骤一：原材料准备：石墨烯，聚乙烯吡咯烷酮，乙醇，碳化硅陶瓷先驱体为液态聚碳硅烷或聚碳硅烷和二甲苯溶剂配置的聚碳硅烷溶液；

步骤二：用聚乙烯吡咯烷酮和乙醇配制分散液，将石墨烯加入到分散液中，通过机械搅拌后，再超声进行搅拌，得到石墨烯溶液；

步骤三：将石墨烯溶液和碳化硅陶瓷先驱体以体积比1：2的比例进行混合，机械搅拌后超声分散，得到含石墨烯的陶瓷先驱体溶液；

步骤四：将碳化硅纤维预制件放入沉积炉进行热解碳界面层沉积，通入Ar 和C₃H₆的混合气，随炉冷却至室温，得到带热解碳界面层的碳化硅纤维预制件；

步骤五：将步骤四中带界面层的预制件浸入到含石墨烯的陶瓷先驱体溶液中，放到压力浸渍炉中；抽真空后，充入氩气浸渍；排出含石墨烯的陶瓷先驱体溶液后，通入氩气，升温保温后随炉冷却降至室温，完成固化；

步骤六：将炉内压力抽真空，升温保温，继续升温保温，随炉冷却；

步骤七：将预制件取出后重复步骤五和步骤六4～7次，完成致密化处理，得到带有石墨烯增强的SiC_f/SiC复合材料。