[发明专利]一种基于单向带SiCf

说明书

本发明涉及一种基于单向带SiC_f/SiC复合材料制备方法。首先将单向SiC纤维带制备成带界面层的预浸料，通过热压定型方法，将若干层单向SiC纤维预浸料制备成SiC_f/SiC‑C多孔成型体，然后通过高温熔渗，制备出致密SiC_f/SiC复合材料。本发明通过采用热熔纱‑单向SiC纤维带进行预浸料‑熔渗工艺研究，避免了SiC纤维在预制体编织过程中卷曲所带来的纤维损伤；通过制备专用预浸浆料组分，解决了热熔纱高温分解导致纤维松散难以成型的问题；本发明方法制备的复合材料在相同厚度下，相比传统平纹布铺层具有更低的纤维含量，降低了复合材料制备的成本，具有工程化的应用前景。

技术领域

本发明涉及复合材料制备技术领域，特别是涉及一种基于单向带 SiC_f/SiC复合材料制备方法。

背景技术

SiC_f/SiC复合材料作为陶瓷基复合材料的典型代表，具有高强高模、低密及高温抗氧化等优异性能，是航空航天领域热端构件的潜在应用材料之一。相较于先驱体浸渍裂解(PIP)和化学气相沉积(CVI)，用熔渗工艺(MI)制备SiC_f/SiC复合材料具有成本低，周期短，致密度高，孔隙率低等特点。预浸料-熔渗工艺是一种基于熔渗工艺开发出来的新型工艺，其流程为单丝束SiC纤维通过连续丝束界面沉积炉制备界面层，经过预浸机料槽挂上浆料，通过湿滚缠绕法制备出预浸料的单向SiC纤维带，然后叠层热压形成SiC_f/SiC复合材料的多孔坯体，最后通过熔融渗硅进行致密化。由于复合材料是单向纤维带铺层而来，纤维不存在卷曲、弯折等问题，使得复合材料在纤维方向上的力学性能较优异。近几年，我国已开始开展预浸料-熔渗工艺制备陶瓷基复合材料的相关研究。专利 201810268751.X介绍了一种基于预浸料SiC纤维二维布的SiC_f/SiC复合材料熔渗制备技术。该方法以SiC纤维作为增强体，首先在SiC纤维二维布表面制备界面层，进而通过PCS前驱体浸渍裂解法进行预制体定型、再通过熔融渗硅的方法实现材料的致密化，制备出SiC_f/SiC复合材料。专利201910663654.5和专利201910618382.7均介绍了一种基于预浸料-熔渗的技术，该方法均是将浆料涂覆在SiC纤维二维布上，常温晾干得到纤维预浸料，然后通过铺层、热压、碳化以及熔渗制备成SiCf/SiC复合材料。

可以发现，目前主流的研究方向是利用SiC纤维二维布研究预浸料-熔渗工艺中的后续步骤，如铺层成型，熔渗等。这是由于现有的技术以及设备均处于空白状态，无法对连续SiC单丝束纤维沉积界面层以及制备成单向带。SiC纤维二维布由于经、纬两向纤维的交叉缠绕，会损耗SiC纤维的力学性能，影响最终复合材料的性能；同时经纬纤维交叉节点的位置易产生孔隙等缺陷，影响复合材料整体致密度。研究基于单向SiC纤维带的预浸料-熔渗工艺是必然趋势。

因此，发明人提供了一种基于单向带SiC_f/SiC复合材料制备方法。

发明内容

(1)要解决的技术问题

本发明实施例提供了一种基于单向带SiC_f/SiC复合材料制备方法，解决了现有技术制备的SiCf/SiC复合材料在预制体编织过程中因卷曲所带来的纤维损伤，导致纤维方向上力学性能较差，同时经纬纤维交叉节点的位置易产生孔隙等缺陷，影响复合材料整体致密的问题。

(2)技术方案

本发明的实施例提出了一种基于单向带SiC_f/SiC复合材料制备方法，包括以下步骤S110～步骤S160：

步骤S110，制备界面相：用模具将单层的热熔纱-单向SiC纤维带夹好，放入界面层沉积炉中，制备氮化硼界面相。

步骤S120，制备预浸浆料：用SiC粉体、有机碳源以及有机溶剂按 3:5:2的比例配置预浸浆料，经球磨6h～48h后得到混合均匀的预浸浆料。