[发明专利]一种连续碳纤维增韧ZrB2

说明书

本发明涉及高温结构陶瓷材料技术领域，且公开了一种连续碳纤维增韧ZrBsubgt;2/subgt;/SiOC陶瓷基复合材料的制备方法，通过将ZrBsubgt;2/subgt;/SiOC陶瓷先驱体浆料注射至连续碳纤维编织体，再将上述连续碳纤维编织体放置在SiOC陶瓷先驱体溶液中真空浸渍、烘干，再将连续碳纤维编织体裂解而获取连续碳纤维增韧ZrBsubgt;2/subgt;/SiOC陶瓷基复合材料，通过对上述复合材料多次进行上述操作而获取所需致密度的连续碳纤维增韧ZrBsubgt;2/subgt;/SiOC陶瓷基复合材料。本发明采用粉体与陶瓷先驱体共同引入碳纤维编织体的方式，改变传统的陶瓷粉体直接与碳纤维进行复合的途径，且通过采用浆料注射的方式可以在最大程度上引入ZrBsubgt;2/subgt;陶瓷粉体和SiOC陶瓷，而通过真空浸渍可以进一步引入SiOC陶瓷，从而提升复合材料的密度。

技术领域

本发明涉及高温结构陶瓷材料技术领域，具体为一种连续碳纤维增韧ZrB₂/SiOC陶瓷基复合材料的制备方法。

背景技术

ZrB₂基超高温陶瓷具有优异的超高温综合性能，在航空航天领域具有非常大的应用前景，在ZrB₂基超高温陶瓷中引入含硅的化合物能有效提升该类材料的高温抗氧化性能，如目前比较成熟的体系是ZrB₂/SiC超高温陶瓷复合材料。但是，ZrB₂基超高温陶瓷因其本征脆性问题导致该类材料工程应用受限。连续碳纤维增韧超高温陶瓷可有效提升其断裂韧性和抗热冲击性能，然而超高温陶瓷粉体很难与连续碳纤维编织体进行有效复合使得材料获得较高的致密度。因此，需要寻求一种致密度可控的连续碳纤维增韧ZrB₂陶瓷基复合材料的制备方法。SiOC陶瓷作为一种抗氧化组元广泛应用于高温结构陶瓷中，而且其可以通过先驱体转化法获得，因此在连续碳纤维增韧陶瓷基复合材料的致密度调控方面具有较大优势。

发明内容

针对背景技术中提出的现有连续碳纤维增韧ZrB₂基超高温陶瓷复合材料在制备过程中的难题，本发明提供了一种连续碳纤维增韧ZrB₂/SiOC陶瓷基复合材料的制备方法，具备能够解决ZrB₂基超高温陶瓷与连续碳纤维编织体难以有效复合的难题的优点，解决了上述背景技术中提出的问题。

本发明提供如下技术方案：一种连续碳纤维增韧ZrB₂/SiOC陶瓷基复合材料的制备方法，包括以下步骤：

步骤一、SiOC陶瓷先驱体的配置：

按照甲基三甲氧基硅烷:二甲基二甲氧基硅烷＝5:1(质量比)配置溶液；

在上述溶液中加入去离子水，去离子水按照水:(甲基三甲氧基硅烷+二甲基二甲氧基硅烷)＝1:5(质量比)混合制成；

在上述溶液中加入无水乙醇，其中无水乙醇的质量为(水+甲基三甲氧基硅烷+二甲基二甲氧基硅烷)总质量的10％；

将上述溶液在磁力搅拌器中边搅拌边加入硝酸，其中每100g上述溶液对应加入的硝酸量约为1～2ml，搅拌时间为20～30min，获得SiOC陶瓷先驱体溶液；

步骤二、取步骤一中配置的SiOC陶瓷先驱体溶液，加入ZrB₂陶瓷粉体并进行磁力搅拌，获得ZrB₂/SiOC陶瓷先驱体浆料；

步骤三、使用注射器将步骤二中的ZrB₂/SiOC陶瓷先驱体浆料注入连续碳纤维编织体中，直到无法注入浆料为止，将上述注射有ZrB₂/SiOC陶瓷先驱体浆料的连续碳纤维编织体置于烘箱中干燥；

步骤四、将上述干燥后的连续碳纤维编织体置于步骤一配置的SiOC陶瓷先驱体溶液中进行真空浸渍，然后将真空浸渍后的连续碳纤维编织体置于烘箱中干燥；