[发明专利]一种莫来石纤维增强陶瓷基复合材料及其制备方法

说明书

本发明具体涉及一种莫来石纤维增强陶瓷基复合材料及其制备方法。所述方法包括：1)在莫来石纤维的表面制备(BN/SiC)_n交替界面层，得到包含BN/SiC界面层的增强体；其中，n表示BN/SiC的层数，n≥1且为自然数；(2)以液态聚碳硅烷作为浸渍液，对所述包含BN/SiC界面层的增强体进行浸渍，得到第一试样；(3)将所述第一试样依次进行固化、裂解，得到第二试样；(4)重复步骤(2)至(3)至少5次，得到所述莫来石纤维增强陶瓷基复合材料。本发明制备的莫来石纤维增强陶瓷基复合材料具有优异的抗氧化性能。

技术领域

本发明涉及热结构复合材料领域，特别涉及一种莫来石纤维增强陶瓷基复合材料及其制备方法。

背景技术

C/SiC陶瓷基复合材料具有低密度、耐高温、高比模、高比强和抗热震等一系列优异性能，在航天航空领域得到广泛的应用前景。但是，C/SiC基复合材料中含有大量的碳，高温下碳纤维及碳基体会发生氧化，造成该复合材料性能下降；尤其在1000℃～1200℃的高温条件下，该复合材料更易氧化。此，针对以上不足，需要提供一种具有优异抗氧化性能的陶瓷基复合材料。

发明内容

本发明提供了一种莫来石纤维增强陶瓷基复合材料及其制备方法。所述莫来石纤维增强陶瓷基复合材料具有优异的抗氧化性能。

第一方面，本发明提供了一种莫来石纤维增强陶瓷基复合材料的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：

(1)在莫来石纤维的表面制备(BN/SiC)_n交替界面层，得到包含BN/SiC界面层的增强体；其中，n表示BN/SiC的层数，n≥1且为自然数；

(2)以液态聚碳硅烷作为浸渍液，对所述包含BN/SiC界面层的增强体进行浸渍，得到第一试样；

(3)将所述第一试样依次进行固化、裂解，得到第二试样；

(4)重复步骤(2)至(3)至少5次，得到所述莫来石纤维增强陶瓷基复合材料。

优选地，在步骤(1)中，所述莫来石纤维为莫来石纤维毡或莫来石纤维预制体；

所述莫来石纤维预制体包括2D铺层预制体、2.5D针刺预制体、3D编织预制体、缝合预制体；

所述莫来石纤维预制体的纤维体积分数为5～40％；

所述莫来石纤维预制体由连续莫来石长纤维制得。

优选地，所述(BN/SiC)_n交替界面层中的n为3。

优选地，所述步骤(1)包括如下子步骤：

(1.1)将所述莫来石纤维预制体置于包括三氯化硼、氨气、氢气和氮气的第一气氛中进行沉积，得到表面沉积一层BN层的第三试样；

(1.2)将所述第三试样置于包括三氯甲基硅烷、氩气和氢气的第二气氛中进行沉积，得到表面沉积一层SiC层的第四试样；

(1.3)重复步骤(1.1)至(1.2)n次，然后升温至1200～1300℃并保温1～4h，得到所述包含BN/SiC界面层的增强体。

优选地，在步骤(1.1)中，所述三氯化硼和所述氨气的摩尔比为1:(2～3)；沉积温度为650～850℃，沉积压力为5～10kPa，沉积时间为10～30h。

优选地，在步骤(1.2)中，所述三氯甲基硅烷和所述氢气的摩尔比为1:(2～3)；沉积温度为1000～1100℃，沉积压力为5～10kPa，沉积时间为10～30h。

优选地，单层BN层的厚度为100～300nm；

单层SiC层的厚度为200～400nm。