[发明专利]一种碳纤维增韧碳化硅密封材料及其制备方法

权利要求书

1.一种碳纤维增韧碳化硅密封材料的制备方法，其特征在于，主要包括如下步骤：

（1）、提供碳纤维自中心向两侧呈梯度分布的碳纤维预制体；

（2）、采用化学气相浸渍-反应体熔渗工艺对碳纤维预制体进行处理，得到多孔C/SiC复合材料中间体；

（3）、采用化学气相浸渍工艺对多孔C/SiC复合材料中间体表面进行致密化处理，得到致密的C/SiC复合材料中间体；

（4）、对致密的C/SiC复合材料中间体进行磨削加工、抛光处理，即制得碳纤维增韧碳化硅密封材料。

2.根据权利要求1所述的一种碳纤维增韧碳化硅密封材料的制备方法，其特征在于：步骤（1）中，碳纤维预制体包括中部的纤维增韧层以及设于纤维增韧层两侧的摩擦密封层；其中，纤维增韧层主要采用针刺纤维，摩擦密封层主要采用短纤维。

3.根据权利要求2所述的一种碳纤维增韧碳化硅密封材料的制备方法，其特征在于：碳纤维预制体中自中心向两侧铺层时，网胎层的厚度逐渐增大。

4.根据权利要求1所述的一种碳纤维增韧碳化硅密封材料的制备方法，其特征在于：步骤（2）中，先采用化学气相浸渍工艺在碳纤维预制体表面依次制备热解碳层和SiC阻隔层，得到改性碳纤维预制体；在将改性碳纤维预制体浸渍于呋喃树脂中，然后石墨化产生树脂基体碳；然后利用反应体熔渗（RMI）工艺，以硅粉为硅源反应物，在1500℃-1700℃高温环境下液体硅与树脂碳发生反应，生成微米级和亚微米级别的SiC基体，得到多孔C/SiC复合材料中间体。

5.根据权利要求4所述的一种碳纤维增韧碳化硅密封材料的制备方法，其特征在于：步骤（2）中，热解碳层与SiC阻隔层的厚度均为200~300nm。

6.根据权利要求1所述的一种纤维增韧碳-碳化硅密封材料的制备方法，其特征在于：步骤（3）中，采用化学气相浸渍工艺对多孔C/SiC复合材料中间体表面进行致密化处理的具体方法为：以甲基三氯硅烷为反应源，以氩气作为稀释气体和保护气体，以氢气为载气，通过鼓泡的方式将甲基三氯硅烷蒸汽引入反应室，氢气和甲基三氯硅烷的摩尔体积比为(10~12)：1，沉积温度为1100-1300℃，氩气流量为170~350ml/min，氢气流量为200~400ml/min。

7.根据权利要求1所述的一种碳纤维增韧碳化硅密封材料的制备方法，其特征在于：步骤（3）中，通过调节致密化化学气相浸渍工艺可以得到不同表面组织的C/SiC复合材料，呈现出不同的硬度。其中，快速致密化工艺沉积压力为200~250Pa，沉积时间为5~50h，密封材料表面组织呈现以C/SiC复合材料为主的软质相；均匀致密化工艺沉积压力为5KPa，沉积时间为120~240h，制备的密封材料表面组织呈现为陶瓷相为主的硬质相。

8.根据权利要求1所述的一种碳纤维增韧碳化硅密封材料的制备方法，其特征在于：步骤（4）中，碳纤维增韧碳化硅密封材料的表面粗糙度为0.153~0.197μm，平面度为0.001~0.005mm。

9.由权利要求1-8任一项所述的制备方法制得的碳纤维增韧碳化硅密封材料。