[发明专利]一种介电性能可调控的连续氧化铝纤维增强陶瓷基复合材料及其制备方法

说明书

本发明涉及连续纤维增强陶瓷基复合材料技术领域，具体公开了一种介电性能可调控的连续氧化铝纤维增强陶瓷基复合材料及其制备方法，所述复合材料的增强相为连续氧化铝纤维织物，基体主相为氧化铝，且基体含有莫来石、锰酸锶镧、碳化硅中一种或多种；所述氧化铝纤维织物为二维织物，氧化铝纤维中氧化铝的质量含量不低于70%；所述基体中氧化铝质量含量不低于50%；所述复合材料中纤维体积分数不低于40%。本发明还提供了介电性能可调控的连续氧化铝纤维增强陶瓷基复合材料的制备方法。本发明的复合材料具有优异的耐高温性能和力学性能，介电性能可以调节，实现了高温结构/电磁功能一体化；采用真空袋压成型工艺，可制备大型复杂构件，易于实现工程化应用。

技术领域

本发明属于连续纤维增强陶瓷基复合材料技术领域，特别涉及一种介电性能可调控的连续氧化铝纤维增强陶瓷基复合材料及其制备方法。

背景技术

连续氧化铝纤维增强陶瓷基复合材料具有耐高温、抗氧化、高强度、高韧性、耐腐蚀和耐磨损等优异特性，与非氧化物纤维增强陶瓷基复合材料相比，其不存在高温氧化的问题，能够在高温有氧环境下长时间工作，是航空发动机、地面燃气轮机、高速飞行器热部件的重要备选材料。此外，装备高温部件对材料还存在透波、吸波等电性能要求，在热结构性能的基础上要求连续氧化铝纤维增强陶瓷基复合材料介电性能具有较强的可调控性，目前公开的连续氧化铝纤维增强陶瓷基复合材料的介电性能均无法满足应用要求。

公开号CN105254320A、CN106699209A和CN106904952A中国专利文献分别公开了连续氧化物纤维增强陶瓷基复合材料及制备方法，都是采用有机先驱体溶液或溶胶引入基体，经过多次浸渍-固化-热处理得到复合材料，该制备方法存在一些不足：一是有机先驱体溶液或溶胶在干燥和高温热处理过程中都面临复杂的化学过程，易对纤维造成损伤；二是由于有机先驱体或溶胶的质量陶瓷产率低，一般不超过20%，需要经过8次以上的反复浸渍-高温热处理，此过程易加剧氧化铝纤维的热损伤，不利于进一步提升复合材料力学性能，且周期长，效率低、工艺成本高。公开号CN110590388A中国专利公开了一种低成本、高效氧化铝纤维增强氧化铝复合材料的制备方法，采用氧化铝浆料刷涂、模压成型，然后干燥、烧结得到复合材料，克服了上述制备方法的不足，无需多次浸渍-高温热处理，有利于提高复合材料的力学性能，且效率高，环保性好，但是仍存在以下缺陷：采用模压工艺难以成型大型复杂构件；烧结过程需要带模具一起烧结，分两步烧结，第一步900℃左右预烧，脱模后进行终烧；模具需要耐高温，并且需要阴阳模具，工艺复杂，成本高；基体为氧化铝材料，介电性能不具有可调控性；且一次成型复合材料基体致密度偏低，复合材料层间结合偏弱。

发明内容

本发明的目的在于提供一种介电性能可调控、综合力学性能优异的连续氧化铝纤维增强陶瓷基复合材料及其制备方法，从而克服背景技术中存在的缺陷与不足。

为实现上述目的，本发明提供了一种介电性能可调控的连续氧化铝纤维增强陶瓷基复合材料，所述复合材料增强相为连续氧化铝纤维织物，基体主相为氧化铝，且基体含有莫来石、锰酸锶镧、碳化硅中一种或多种；所述氧化铝纤维织物为二维织物，氧化铝纤维中氧化铝的质量含量不低于70%；所述基体中氧化铝质量含量不低于50%；复合材料中纤维体积分数不低于40%。

一种上述介电性能可调控的连续氧化铝纤维增强陶瓷基复合材料的制备方法，包括以下步骤：

（1）将复合材料基体所用原料粉体烘干，将酸性溶液加入去离子水中调控pH值，然后依次将加入酸性溶液的去离子水和原料粉体加入球磨罐中，经初步球磨后获得陶瓷浆料，然后在陶瓷浆料中加入水性粘结剂溶液继续球磨，获得复合材料所用成型浆料；

（2）将氧化铝纤维二维织物切割成所需规格尺寸，然后对氧化铝纤维二维织物去胶；